Les chercheurs créent le premier réseau neuronal artificiel entièrement optique

Les chercheurs ont créé un réseau neuronal artificiel multicouche entièrement optique, quelque chose qui n’avait pas été démontré avec succès jusqu’à présent. Il existe un grand désir de créer des réseaux neuronaux artificiels optiques pratiques, car ils sont plus rapides et consomment beaucoup moins d’énergie que les réseaux basés sur les ordinateurs traditionnels. Ces nouveaux développements pourraient permettre des calculs parallèles avec la lumière.

Les chercheurs de l’Université des sciences et de la technologie de Hong Kong, à Hong Kong, ont présenté leur réseau neuronal optique à deux couches dans Optica, la revue de la Société optique, qui comprend des recherches à impact élevé. Les chercheurs ont également montré comment ils pouvaient appliquer le réseau à des tâches de classification complexes.

“Notre schéma entièrement optique pourrait permettre un réseau neuronal qui effectue des calculs parallèles optiques à la vitesse de la lumière tout en consommant peu d’énergie”, a déclaré Junwei Liu, membre de l’équipe de recherche. “Des réseaux neuronaux optiques à grande échelle pourraient être utilisés pour des applications allant de la reconnaissance d’images à la recherche scientifique.”

Ces réseaux optiques fonctionnent différemment des réseaux neuronaux optiques hybrides conventionnels qui sont actuellement utilisés. Dans ceux-ci, les composants optiques sont généralement utilisés pour les opérations linéaires. Dans les fonctions d’activation non linéaires, celles qui simulent la façon dont les neurones du cerveau humain réagissent, les composants optiques sont souvent mis en œuvre électroniquement. C’est parce que les optiques non linéaires nécessitent des lasers à haute puissance qui sont difficiles à mettre en œuvre dans un réseau neuronal optique.

Pour contourner cela, les chercheurs ont utilisé des atomes froids avec une transparence électromagnétique induite pour effectuer des fonctions non linéaires.

Shengwang Du, membre de l’équipe de recherche, a parlé des nouveaux développements.

“Cet effet induit par la lumière peut être obtenu avec une puissance laser très faible”, a-t-il déclaré. “Parce que cet effet est basé sur l’interférence quantique non linéaire, il se peut que nous puissions étendre notre système à un réseau neuronal quantique qui pourrait résoudre des problèmes insolubles par des méthodes classiques.”

Pour tester leur nouvelle approche, l’équipe a créé un réseau neuronal optique entièrement connecté à deux couches. Le réseau a 16 entrées et deux sorties. Ils ont ensuite utilisé leur réseau optique pour classer les phases d’ordre et de désordre d’un modèle statistique du magnétisme. Ils ont pu conclure que le réseau neuronal optique était tout aussi précis qu’un réseau neuronal basé sur un ordinateur formé.

La prochaine étape pour l’équipe de recherche est de passer à des réseaux neuronaux optiques profonds à grande échelle. Ceux-ci peuvent avoir des architectures complexes conçues pour des applications spécifiques comme la reconnaissance d’images. En faisant cela, ils peuvent démontrer que ce système fonctionne à une échelle beaucoup plus grande.

“Bien que notre travail soit une démonstration de principe, il montre qu’il peut devenir possible à l’avenir de développer des versions optiques de l’intelligence artificielle”, a déclaré Du.

“La prochaine génération de matériel d’intelligence artificielle sera intrinsèquement beaucoup plus rapide et consommera moins d’énergie que l’intelligence artificielle basée sur les ordinateurs d’aujourd’hui”, a ajouté Liu.

Pour voir plus de ces développements dans la science et la technologie, la Société optique (OSA) fournit des publications, des réunions et des initiatives d’adhésion, des recherches, et des ressources dédiées. Ils ont un réseau étendu d’experts dans le domaine de l’optique et de la photonique. L’organisation soutient les scientifiques, les ingénieurs, les étudiants et les dirigeants d’entreprise responsables des découvertes scientifiques, des applications et des applications. Leur site Web fournit diverses mises à jour de nouvelles et de recherche.