Pesquisadores Criam Rede Neural Artificial do Tipo “Primeira do Mundo”

Pesquisadores criaram uma rede neural artificial multilayer totalmente óptica, algo que não havia sido demonstrado com sucesso até agora. Há um grande desejo de criar redes neurais artificiais ópticas práticas, pois elas são mais rápidas e consomem muito menos energia do que as redes baseadas em computadores tradicionais. Esses novos desenvolvimentos podem permitir a computação paralela com luz.

Os pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong, em Hong Kong, apresentaram sua rede neural óptica de duas camadas na Optica, a revista da Sociedade Óptica que inclui pesquisas de alto impacto. Os pesquisadores também mostraram como aplicar a rede a tarefas de classificação complexas.

“Nosso esquema óptico pode permitir que uma rede neural execute computação paralela óptica à velocidade da luz, consumindo pouca energia”, disse Junwei Liu, membro da equipe de pesquisa. “Redes neurais ópticas em larga escala podem ser usadas para aplicações que variam do reconhecimento de imagens à pesquisa científica.”

Essas redes ópticas operam de forma diferente das redes neurais ópticas híbridas convencionais que são usadas atualmente. Nelas, componentes ópticos são normalmente usados para operações lineares. Em funções de ativação não lineares, que simulam a forma como os neurônios no cérebro humano respondem, os componentes ópticos são frequentemente implementados eletronicamente. Isso ocorre porque a óptica não linear requer lasers de alta potência, que são difíceis de implementar em uma rede neural óptica.

Para contornar isso, os pesquisadores utilizaram átomos frios com transparência eletromagneticamente induzida para realizar funções não lineares.

Shengwang Du, membro da equipe de pesquisa, falou sobre os novos desenvolvimentos.

“Esse efeito induzido pela luz pode ser alcançado com potência laser muito fraca”, disse ele. “Como esse efeito é baseado em interferência quântica não linear, pode ser possível estender nosso sistema para uma rede neural quântica que possa resolver problemas inacessíveis por métodos clássicos.”

Para testar sua nova abordagem, a equipe criou uma rede neural óptica totalmente conectada de duas camadas. A rede tem 16 entradas e duas saídas. Em seguida, usaram sua rede óptica para classificar as fases de ordem e desordem de um modelo estatístico de magnetismo. Concluíram que a rede neural óptica era tão precisa quanto uma rede neural baseada em computador treinada.

O próximo passo para a equipe de pesquisa é expandir isso para redes neurais ópticas profundas em larga escala. Essas podem ter arquiteturas complexas projetadas para aplicações específicas, como o reconhecimento de imagens. Ao fazer isso, podem demonstrar que o sistema funciona em escalas muito maiores.

“Embora nosso trabalho seja uma demonstração de princípio, mostra que pode ser possível no futuro desenvolver versões ópticas de inteligência artificial”, disse Du.

“A próxima geração de hardware de inteligência artificial será intrinsecamente muito mais rápida e terá um consumo de energia muito menor em comparação com a inteligência artificial baseada em computadores de hoje”, acrescentou Liu.

Para ver mais desses tipos de desenvolvimentos em ciência e tecnologia, a Sociedade Óptica (OSA) fornece publicações, reuniões e iniciativas de associação, pesquisa e recursos dedicados. Eles têm uma rede extensa de especialistas no campo de óptica e fotônica. A organização apoia cientistas, engenheiros, estudantes e líderes empresariais responsáveis por descobertas científicas, aplicações e aplicações. Seu site fornece várias notícias e atualizações de pesquisa.