Китайские учёные создали фотонный чип для обучения нейросетей без электроники

Исследователи Сианьского университета разработали фотонную нейроморфную платформу, в которой нейронная сеть обучается исключительно с помощью световых сигналов. Ранее подобные системы могли обрабатывать световыми импульсами только линейные вычисления, тогда как нелинейные операции, необходимые для обучения, выполнялись электронными компонентами. Это создавало задержки и снижало энергетические преимущества фотоники. В новой разработке оба типа вычислений реализованы полностью в оптическом диапазоне.

Платформа состоит из двух чипов. Первый — 16-канальный фотонный нейроморфный процессор с 272 обучаемыми параметрами, способный параллельно обрабатывать несколько оптических сигналов. Второй — лазерная матрица с распределённой обратной связью и насыщаемым поглотителем, которая обеспечивает нелинейную генерацию световых импульсов с низким порогом активации.

Систему протестировали на задачах обучения с подкреплением: удержание шеста на подвижной тележке и стабилизация перевёрнутого маятника. Аппаратные решения совпали с программной моделью с погрешностью 1,5% и 2% соответственно. Производительность линейной фотонной обработки составила 1,39 терaоперации в секунду на ватт, нелинейной — около 988 гигаопераций в секунду на ватт. Задержка вычислений на кристалле — 320 пикосекунд.

Следующий этап разработки предполагает создание 128-канального фотонного чипа для решения более сложных задач. Команда также работает над компактными гибридными фотонными системами для периферийных вычислений в робототехнике и автономном транспорте.

Источник: Interesting Engineering