Výskumníci vytvorili prvú svojho druhu umelú neurónovú sieť

Výskumníci vytvorili viacvrstvovú, plne optickú umelú neurónovú sieť, niečo, čo doteraz nebolo úspešne preukázané. Existuje obrovská túžba vytvoriť praktické optické umelé neurónové siete, pretože sú rýchlejšie a spotrebúvajú oveľa menej energie ako siete založené na tradičných počítačoch. Tento nový vývoj by mohol umožniť paralelné výpočty so svetlom.

Výskumníci z The Hongkonská univerzita vedy a techniky, Hong Kong, predstavili svoju dvojvrstvovú celooptickú neurónovú sieť v Optica, časopise The Optical Society, ktorý zahŕňa výskum s vysokým dopadom. Výskumníci tiež ukázali, ako by mohli použiť sieť na zložité klasifikačné úlohy.

„Naša plne optická schéma by mohla umožniť neurónovú sieť, ktorá vykonáva optické paralelné výpočty rýchlosťou svetla pri nízkej spotrebe energie,“ povedal Junwei Liu, člen výskumného tímu. "Veľkoplošné, plne optické neurónové siete by sa mohli použiť na aplikácie od rozpoznávania obrázkov až po vedecký výskum."

Tieto celooptické siete fungujú inak ako bežné hybridné optické neurónové siete, ktoré sa v súčasnosti používajú. V nich sa optické komponenty bežne používajú na lineárne operácie. V nelineárnych aktivačných funkciách, ktoré simulujú spôsob, akým neuróny v ľudskom mozgu reagujú, sú optické komponenty často implementované elektronicky. Je to preto, že nelineárna optika vyžaduje vysokovýkonné lasery, ktoré sa ťažko implementujú v optickej neurónovej sieti.

Aby sa tomu vyhli, výskumníci použili studené atómy s elektromagneticky indukovanou transparentnosťou, aby mohli vykonávať nelineárne funkcie.

Shengwang Du, člen výskumného tímu, hovoril o novom vývoji.

"Tento efekt vyvolaný svetlom možno dosiahnuť veľmi slabým výkonom lasera," povedal. „Pretože tento efekt je založený na nelineárna kvantová interferencia, mohlo by byť možné rozšíriť náš systém na kvantovú neurónovú sieť, ktorá by mohla vyriešiť problémy neriešiteľné klasickými metódami.

Aby tím otestoval svoj nový prístup, vytvoril dvojvrstvovú plne prepojenú celú optickú neurónovú sieť. Sieť má 16 vstupov a dva výstupy. Potom použili svoju plne optickú sieť na klasifikáciu fáz usporiadania a poruchy štatistického modelu magnetizmu. Boli schopní dospieť k záveru, že celooptická neurónová sieť je rovnako presná ako trénovaná počítačová neurónová sieť.

Ďalším krokom pre výskumný tím je rozšíriť to na rozsiahle celooptické hlboké neurónové siete. Tieto môžu mať zložité architektúry, ktoré sú navrhnuté pre špecifické aplikácie, ako je rozpoznávanie obrázkov. Týmto spôsobom môžu preukázať, že tento systém funguje v oveľa väčšom rozsahu.

„Aj keď je naša práca dôkazom princípu, ukazuje, že v budúcnosti môže byť možné vyvinúť optické verzie umelej inteligencie,“ povedal Du.

„Ďalšia generácia hardvéru s umelou inteligenciou bude vo svojej podstate oveľa rýchlejšia a bude vykazovať nižšiu spotrebu energie v porovnaní s dnešnou počítačovou umelou inteligenciou,“ dodal Liu.

Ak chcete vidieť viac takýchto druhov rozvoja vedy a techniky, Optická spoločnosť (OSA) poskytuje publikácie, stretnutia a členské iniciatívy, výskum a špecializované zdroje. Majú rozsiahlu sieť odborníkov v oblasti optiky a fotoniky. Organizácia podporuje vedcov, inžinierov, študentov a obchodných lídrov zodpovedných za vedecké objavy, aplikácie a aplikácie. ich webové stránky poskytuje rôzne novinky a aktualizácie výskumu.