​Оптический нейропроцессор с рекордной скоростью

Международная группа исследователей разработала нейроморфный процессор с оптическим ядром. Он ускоряет работу свёрточных нейронных сетей (CNN) на 2–3 порядка по сравнению с кремниевыми нейрочипами того же уровня энергопотребления.

Работа выполнена под руководством профессора Дэвида Мосса — директора Центра оптических наук Технологического университета Суинберна (Австралия).

Его команда создала универсальный векторный ускоритель для любых CNN, который в базовой версии генерирует 8-битные свертки изображений в разрешении 500x500 пикселей, что достаточно для распознавания лиц и рукописных текстов (достигнутая точность составила 88%).

Прототип оптоэлектронного нейропроцессора продемонстрировал пиковую скорость в 11 TFLOPs (трлн операций с плавающей запятой в секунду).

Группа из нескольких нейроморфных процессоров может быть объединена в единую оптическую нейросеть, способную обрабатывать большие данные в реальном времени.

Такая возможность востребована в задачах машинного зрения, особенно в управлении беспилотным транспортом и медицинской диагностике.

От своих кремниевых аналогов фотонный нейропроцесор отличается более широкой полосой пропускания, достигаемой за счёт высокой плотности кодирования.

В нём используется источник так называемых «микрогребней» — изобретённый 10 лет назад оптический генератор, состоящий из сотен инфракрасных лазеров на одном чипе.

Эта лазерная матрица позволяет кодировать данные как чередование длин волн, временных и пространственных характеристик оптического сигнала.

«При помощи микрогребней в мае 2020 года мы установили мировой рекорд скорости передачи данных в Интернете. Сейчас эта же технология используется в приложениях искусственного интеллекта. Отличный пример междисциплинарного взаимодействия!», — говорит профессор Мосс.

Дополнительно фотонный нейропроцессор может служить универсальным интерфейсом, обеспечивающим сверхвысокую пропускную способность между оптическими и электронными компонентами.

Источник: Nature