Cercetătorii creează primul sistem de inteligență artificială neurală de tip optic

Cercetătorii au creat o rețea neurală artificială optică multistrat, ceea ce nu a fost demonstrat cu succes până în acest moment. Există o dorință imensă de a crea rețele neurale artificiale optice practice, deoarece acestea sunt mai rapide și consumă mult mai puțină energie decât rețelele bazate pe calculatoare tradiționale. Aceste noi dezvoltări ar putea permite calculul paralel cu lumină.

Cercetătorii de la Universitatea Științifică și Tehnică din Hong Kong, Hong Kong, au prezentat rețeaua lor neurală optică cu două straturi în Optica, revista Societății Optice care include cercetări de înaltă calitate. Cercetătorii au arătat, de asemenea, cum pot aplica rețeaua la sarcini complexe de clasificare.

“Schema noastră optică integrală ar putea permite o rețea neurală care efectuează calcul paralel optic la viteza luminii, consumând puțină energie”, a spus Junwei Liu, un membru al echipei de cercetare. “Rețelele neurale optice la scară largă ar putea fi utilizate pentru aplicații care variază de la recunoașterea imaginilor la cercetarea științifică.”

Aceste rețele optice funcționează diferit decât rețelele neurale optice hibride convenționale, care sunt utilizate în prezent. În acestea, componentele optice sunt utilizate în mod normal pentru operații liniare. În funcțiile de activare neliniare, care simulează modul în care neuronii din creierul uman răspund, componentele optice sunt adesea implementate electronic. Acest lucru se datorează faptului că optica neliniară necesită lasere de înaltă putere, care sunt dificil de implementat într-o rețea neurală optică.

Pentru a ocoli această problemă, cercetătorii au utilizat atomi reci cu transparență electro-magnetică indusă pentru a efectua funcții neliniare.

Shengwang Du, un membru al echipei de cercetare, a vorbit despre noile dezvoltări.

“Acest efect indus de lumină poate fi obținut cu o putere laser foarte slabă”, a spus el. “Deoarece acest efect se bazează pe interferență neliniară cuantică, este posibil să extindem sistemul nostru într-o rețea neurală cuantică care ar putea rezolva probleme care nu pot fi rezolvate de metodele clasice.”

Pentru a testa abordarea lor nouă, echipa a creat o rețea neurală optică complet conectată cu două straturi. Rețeaua are 16 intrări și două ieșiri. Apoi, au utilizat rețeaua lor optică pentru a clasifica fazele de ordine și dezechilibru ale unui model statistic de magnetism. Au constatat că rețeaua neurală optică a fost la fel de precisă ca o rețea neurală bazată pe calculator, antrenată.

Următorul pas pentru echipa de cercetare este să extindă această abordare la rețele neurale optice profunde la scară largă. Acestea pot avea arhitecturi complexe, proiectate pentru aplicații specifice, cum ar fi recunoașterea imaginilor. Prin aceasta, pot demonstra că sistemul funcționează la scară mult mai mare.

“Deși lucrarea noastră este o demonstrație de principiu, arată că ar putea deveni posibil în viitor să se dezvolte versiuni optice ale inteligenței artificiale”, a spus Du.

“Următoarea generație de hardware pentru inteligență artificială va fi în mod intrinsec mult mai rapidă și va consuma mai puțină energie în comparație cu inteligența artificială bazată pe calculator de astăzi”, a adăugat Liu.

Pentru a vedea mai multe astfel de dezvoltări în știință și tehnologie, Societatea optică (OSA) oferă publicații, întâlniri și inițiative de membru, cercetare și resurse dedicate. Ei au o rețea extinsă de experți în domeniul optic și al fizicii. Organizația sprijină oameni de știință, ingineri, studenți și lideri de afaceri responsabili pentru descoperiri științifice, aplicații și aplicații. Site-ul lor web oferă diverse știri și actualizări de cercetare.