Ερευνητές Δημιουργούν Το Πρώτο Είδους Της Τέχνης Νευρωνικό Δίκτυο

Οι ερευνητές έχουν δημιουργήσει ένα πολυστρωματικό οπτικό τεχνητό νευρωνικό δίκτυο, κάτι που δεν είχε επιτυχώς αποδειχθεί μέχρι τώρα. Υπάρχει μια τεράστια επιθυμία να δημιουργηθούν πρακτικά οπτικά τεχνητά νευρωνικά δίκτυα,既然 αυτά είναι ταχύτερα και καταναλώνουν πολύ λιγότερη ενέργεια από αυτά τα δίκτυα που βασίζονται σε παραδοσιακούς υπολογιστές. Αυτές οι νέες εξελίξεις θα μπορούσαν να επιτρέψουν την παράλληλη υπολογισμό με το φως.

Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Επιστημών και Τεχνολογίας του Χονγκ Κονγκ, Χονγκ Κονγκ, παρέθεσαν το δίστρωμα οπτικό νευρωνικό τους δίκτυο στο Optica, το περιοδικό της Οπτικής Εταιρείας που περιλαμβάνει υψηλής επίδρασης έρευνα. Οι ερευνητές έδειξαν επίσης πώς θα μπορούσαν να εφαρμόσουν το δίκτυο σε σύνθετες εργασίες ταξινόμησης.

“Το ολοκληρωμένο οπτικό μας σχήμα θα μπορούσε να επιτρέψει ένα νευρωνικό δίκτυο που εκτελεί οπτική παράλληλη υπολογισμό με την ταχύτητα του φωτός ενώ καταναλώνει λίγη ενέργεια,” είπε ο Junwei Liu, μέλος της ερευνητικής ομάδας. “Μεγάλης κλίμακας, ολοκληρωμένα οπτικά νευρωνικά δίκτυα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για εφαρμογές που варύονται από την αναγνώριση εικόνων έως την επιστημονική έρευνα.”

Αυτά τα ολοκληρωμένα οπτικά δίκτυα λειτουργούν διαφορετικά από τα συμβατικά υβριδικά οπτικά νευρωνικά δίκτυα που χρησιμοποιούνται τώρα. Σε αυτά, τα οπτικά στοιχεία χρησιμοποιούνται συνήθως για γραμμικές επιχειρήσεις. Σε μη γραμμικές ενεργοποιήσεις, αυτές που μιμούνται τον τρόπο με τον οποίο οι νευρώνες στον ανθρώπινο εγκέφαλο ανταποκρίνονται, τα οπτικά στοιχεία εφαρμόζονται συχνά ηλεκτρονικά. Αυτό συμβαίνει επειδή η μη γραμμική οπτική απαιτεί υψηλής ισχύος λέιζερ, τα οποία είναι δύσκολο να εφαρμοστούν σε ένα οπτικό νευρωνικό δίκτυο.

Για να ξεπεράσουν αυτό, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ψυχρά άτομα με ηλεκτρομαγνητική διαφάνεια για να εκτελέσουν μη γραμμικές λειτουργίες.

Ο Shengwang Du, μέλος της ερευνητικής ομάδας, μίλησε για τις νέες εξελίξεις.

“Αυτή η φωτοευκρινισμένη επίδραση μπορεί να επιτευχθεί με πολύ αδύναμη ισχύ λέιζερ,” είπε. “Επειδή αυτή η επίδραση βασίζεται σε μη γραμμική κβαντική παρέμβαση, μπορεί να είναι δυνατό να επεκτείνουμε το σύστημά μας σε ένα κβαντικό νευρωνικό δίκτυο που θα μπορούσε να λύσει προβλήματα που δεν είναι εφικτά με κλασικές μεθόδους.”

Για να δοκιμάσουν την νέα τους προσέγγιση, η ομάδα δημιούργησε ένα δίστρωμα πλήρως συνδεμένο οπτικό νευρωνικό δίκτυο. Το δίκτυο έχει 16 εισόδους και δύο εξόδους. Στη συνέχεια, χρησιμοποίησαν το ολοκληρωμένο οπτικό τους δίκτυο για να ταξινομήσουν τις φάσεις τάξης και αταξίας ενός στατιστικού μοντέλου μαγνητισμού. Μπόρεσαν να συμπεράνουν ότι το ολοκληρωμένο οπτικό νευρωνικό δίκτυο ήταν εξίσου ακριβές με ένα εκπαιδευμένο υπολογιστή-βασισμένο νευρωνικό δίκτυο.

Ο επόμενος βήμα για την ερευνητική ομάδα είναι να επεκτείνουν αυτό σε μεγάλης κλίμακας ολοκληρωμένα οπτικά βαθιά νευρωνικά δίκτυα. Αυτά θα μπορούσαν να έχουν σύνθετες αρχιτεκτονικές που σχεδιάζονται για συγκεκριμένες εφαρμογές όπως η αναγνώριση εικόνων. Κάνοντας αυτό, θα μπορούσαν να αποδείξουν ότι αυτό το σύστημα λειτουργεί σε πολύ μεγαλύτερες κλίμακες.

“Αν και η δουλειά μας είναι μια απόδειξη-πρωτότυπο, δείχνει ότι μπορεί να γίνει δυνατό στο μέλλον να αναπτύξουμε οπτικές εκδόσεις της τεχνητής νοημοσύνης,” είπε ο Du.

“Η επόμενη γενιά της τεχνητής νοημοσύνης θα είναι εγγενώς πολύ ταχύτερη και θα έχει χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας σε σύγκριση με την τεχνητή νοημοσύνη που βασίζεται σε υπολογιστές σήμερα,” πρόσθεσε ο Liu.

Για να δείτε περισσότερες από αυτές τις εξελίξεις στις επιστήμες και την τεχνολογία, η Οπτική Εταιρεία (OSA) παρέχει εκδόσεις, συναντήσεις και πρωτοβουλίες μελών, έρευνα και αφιερωμένες πόρους. Έχουν một εκτεταμένο δίκτυο εμπειρογνωμόνων στο πεδίο της οπτικής και της φυσικής. Η οργάνωση υποστηρίζει επιστήμονες, μηχανικούς, φοιτητές και ηγέτες επιχειρήσεων που είναι υπεύθυνοι για επιστημονικές ανακαλύψεις, εφαρμογές και εφαρμογές. Η ιστοσελίδα τους παρέχει διάφορες ειδήσεις και ενημερώσεις έρευνας.