Дослідники з університету Пенсільванії розробили та виготовили досвідчені зразки потужних оптичних нейроморфних чіпів, здатних обробити та розпізнати майже 2 мільярди зображень на секунду. Цей чіп містить штучну нейронну мережу, яка обробляє інформацію, носієм якої є світло. Завдяки цьому оптичний чіп не потребує додаткових компонентів, таких як пам’ять, які уповільнюють роботу аналогічних електронних чіпів.
Ключовим компонентом чіпа, як згадувалося вище, є штучна нейронна мережа, принципи роботи якої багато в чому нагадують принципи роботи мозку. Ці нейронні мережі складаються із вузлів, аналогів нейронів, сполучених аналогами нейронних зв’язків, синапсів. Такі нейронні мережі здатні навчатися на спеціально підготовлених наборах даних, і вони демонструють відмінні результати таких завдань, як розпізнавання об’єктів на зображеннях, розпізнаванні природного мовлення тощо. Щобільше, нейронні мережі мають можливість само навчати в процесі роботи, стаючи з часом все краще і краще.
Як говорилося вище, новий оптичний чіп обробляє інформацію, носієм якої є світло. Це робиться за допомогою оптичних аналогів нейронів, кожен з яких складається з кількох шарів світлопровідних матеріалів. Досвідчений зразок чіпа має площу 9.3 квадратних міліметра, створена на ньому нейронна мережа була навчена розпізнавати рукописні символи, що нагадують літери. Зображення, що мають два типи символів, розпізнавались з точністю 93.8 відсотка, а зображення з чотирма типами символів – 89.8 відсотка.
Але найбільш вражаючим є те, що чіп може розпізнавати кожне зображення за 0.57 наносекунди, що дозволяє обробляти потік інформації зі швидкістю 1.75 мільярда зображень в секунду. “У нашому чіпі реалізований так званий метод “обчислень шляхом розповсюдження світла”” – пишуть дослідники, – “При такому підході немає потреби в перетворенні оптичних сигналів на електричні, щобільше, повністю відсутня необхідність проміжного зберігання інформації, що робить непотрібними будь-які пристрої пам’яті”.
“Окрім обробки та розпізнавання зображень, розроблена нами технологія здатна на щось набагато більше” – пишуть дослідники, – “Дослідники, які працюють зі штучним інтелектом, вже перевели в цифрову електричну форму безліч даних різного типу – зображень, аудіо, відео тощо. Ми ж перетворюватимемо всі ці дані в оптичну форму та отримаємо можливість обробляти їх практично миттєво”.
Наступним кроком, який мають намір зробити вчені, стане створення чергового оптичного чіпа, який матиме набагато більш розвинену і складну нейронну мережу, здатну вирішувати складніші завдання, ніж розпізнавання зображень. Паралельно з цим проводитимуться роботи з адаптації даної технології обробки інших типів даних. Джерело