Výzkumníci vytvořili první umělou neuronovou síť svého druhu

Výzkumníci vytvořili vícestupňovou zcela optickou umělou neuronovou síť, což se dosud nepodařilo úspěšně prokázat. Existuje obrovská touha vytvořit praktické optické umělé neuronové sítě, protože jsou rychlejší a spotřebují mnohem méně energie než sítě založené na tradičních počítačích. Tyto nové vývojové směry by mohly umožnit paralelní výpočet s použitím světla.

Výzkumníci z Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong, popsali svou dvouvrstvou zcela optickou neuronovou síť v Optice, časopisu The Optical Society, který zahrnuje výzkum s vysokým dopadem. Výzkumníci také ukázali, jak mohli aplikovat síť na komplexní klasifikační úkoly.

“Náš zcela optický návrh by mohl umožnit neuronovou síť, která provádí optické paralelní výpočty na rychlosti světla a spotřebuje málo energie,” řekl Junwei Liu, člen výzkumného týmu. “Velké, zcela optické neuronové sítě by mohly být použity pro aplikace od rozpoznávání obrazů po vědecký výzkum.”

Tyto zcela optické sítě fungují jinak než konvenční hybridní optické neuronové sítě, které se目前 používají. V těch se optické komponenty obvykle používají pro lineární operace. U nelineárních akivačních funkcí, které simulují, jak neuronové buňky v lidském mozku reagují, se optické komponenty často implementují elektronicky. To je因为 nelineární optika vyžaduje laser s vysokou energií, který je obtížné implementovat v optické neuronové síti.

Aby se tomu vyhnuli, výzkumníci využili studené atomů s elektromagneticky indukovanou transparentností, aby provedli nelineární funkce.

Shengwang Du, člen výzkumného týmu, hovořil o nových vývojových směrech.

“Tento světlem indukovaný efekt lze dosáhnout s velmi slabou laserovou energií,” řekl. “Because tento efekt je založen na nelineární kvantové interferenci, může být možné rozšířit náš systém do kvantové neuronové sítě, která by mohla řešit problémy, které jsou pro klasické metody nevyřešitelné.”

Aby otestovali svou novou metodu, tým vytvořil dvouvrstvou plně propojenou zcela optickou neuronovou síť. Síť má 16 vstupů a dva výstupy. Poté použili svou zcela optickou síť ke klasifikaci pořádku a neřádu fázového modelu magnetismu. Byli schopni dospět k závěru, že zcela optická neuronová síť je stejně přesná jako trénovaná počítačová neuronová síť.

Dalším krokem pro výzkumný tým je rozšířit tuto metodu na velké, zcela optické hluboké neuronové sítě. Tyto sítě mohou mít komplexní architekturu, která je navržena pro konkrétní aplikace, jako je rozpoznávání obrazů. Tímto způsobem mohou prokázat, že tento systém funguje i na mnohem větších škálách.

“Ačkoli naše práce je demonstrací principu, ukazuje, že by mohlo být možné v budoucnu vyvinout optické verze umělé inteligence,” řekl Du.

“Další generace hardwaru pro umělé inteligence bude intrinsicky mnohem rychlejší a bude mít nižší spotřebu energie ve srovnání s dnešním počítačovým hardwarem pro umělé inteligence,” dodal Liu.

Abyste viděli více těchto vývojových směrů ve vědě a technologiích, The Optical Society (OSA) poskytuje publikace, setkání a iniciativy pro členy, výzkum a specializované zdroje. Mají rozsáhlou síť odborníků v oblasti optiky a fotoniky. Organizace podporuje vědce, inženýry, studenty a obchodní lídry, kteří jsou zodpovědní za vědecká objevy, aplikace a aplikace. Jejich webová stránka poskytuje různé novinky a aktualizace výzkumu.