Исследователи из университета Пенсильвании разработали и изготовили опытные образцы мощных оптических нейроморфных чипов, способных обработать и распознать почти 2 миллиарда изображений в секунду. Этот чип содержит искусственную нейронную сеть, которая обрабатывает информацию, носителем которой является свет. Благодаря этому оптический чип не нуждается в дополнительных компонентах, таких, как память, которые замедляют работу аналогичных электронных чипов.
Ключевым компонентом чипа, как уже упоминалось выше, является искусственная нейронная сеть, принципы работы которой во многом напоминают принципы работы мозга. Эти нейронные сети состоят из узлов, аналогов нейронов, соединенных аналогами нейронных связей, синапсов. Такие нейронные сети способны обучаться на специально подготовленных наборах данных, и они демонстрируют отличные результаты в таких задачах, как распознавание объектов на изображениях, распознавании естественной речи и т.п. Более того, нейронные сети имеют возможность самообучаться в процессе работы, становясь со временем все лучше и лучше.
Как говорилось выше, новый оптический чип обрабатывает информацию, носителем которой является свет. Это делается при помощи оптических аналогов нейронов, каждый из которых состоит из нескольких слоев светопроводящих материалов. Опытный образец чипа имеет площадь 9.3 квадратных миллиметра, созданная на нем нейронная сеть была обучена распознавать рукописные символы, напоминающие буквы. Изображения, имеющие по два типа символов, распознавались с точностью 93.8 процента, а изображения с четырьмя типами символов - 89.8 процентов.
Но самым впечатляющим является то, что чип может распознавать каждое изображение за 0.57 наносекунды, что позволяет ему обрабатывать поток информации со скоростью 1.75 миллиарда изображений в секунду. "В нашем чипе реализован так называемый метод "вычислений путем распространения света"" - пишут исследователи, - "При таком подходе нет нужды в преобразовании оптических сигналов в электрические, более того, полностью отсутствует необходимость промежуточного хранения информации, что делает ненужными любые устройства памяти".
"Помимо обработки и распознавания изображений, разработанная нами технология способна на нечто гораздо большее" - пишут исследователи, - "Исследователи, работающие с искусственным интеллектом, уже перевели в цифровую электрическую форму множество данных разного типа - изображений, аудио, видео и т.п. Мы же будем преобразовывать все эти данные в оптическую форму и получим возможность обрабатывать их практически мгновенно".
Следующим шагом, который намерены сделать ученые, станет создание очередного оптического чипа, который будет иметь гораздо более развитую и сложную нейронную сеть, способную решать более сложные задачи, нежели чем распознавание изображений. Параллельно с этим будут проводиться работы по адаптации данной технологии для обработки других типов данных.
