Rețele neuronale optice

Rețele neuronale optice - implementarea rețelelor neuronale artificiale sub formă de sisteme optice. Pentru a asigura paralelismul într-un computer digitalEste necesară funcționarea în paralel a multor elemente. Spațiul pe care îl ocupă, având în vedere spațiul necesar pentru a izola un element de altul, poate deveni atât de mare încât să nu mai rămână loc pe o placă de siliciu pentru a găzdui circuitele de calcul. În același timp, conectarea elementelor cu ajutorul fasciculelor de lumină nu necesită izolarea între căile de semnal, fluxurile de lumină pot trece unul prin altul fără influență reciprocă. În plus, căile de semnalizare pot fi localizate în trei dimensiuni. Densitatea căilor de transmisie este limitată doar de mărimea surselor de lumină, de divergența acestora și de dimensiunea detectorului. În plus, toate căile de semnal pot funcționa simultan, oferind astfel o rată uriașă de transfer de date. Această direcție vă permite să dezvoltați componente individuale necesare construcțieineurocalculator .

Multiplicatori de matrice optică

Când rețelele neuronale artificiale sunt simulate pe un computer digital , natura lor paralelă inerentă a calculului se pierde; fiecare operaţie trebuie efectuată secvenţial. În ciuda vitezei mari de efectuare a calculelor individuale, numărul de operații necesare pentru a efectua înmulțirea matricei poate deveni prea mare.

Au fost propuse diverse dispozitive electrono-optice care implementează multiplicarea reală a matricei paralele [1] [2] [3] .

Corelatori holografici

Corelatorii holografici stochează imagini de referință sub forma unei holograme plate sau volumetrice și le reconstruiesc sub o iluminare coerentă. Imaginea de intrare, care poate fi zgomotoasă sau incompletă, este introdusă în sistem și este simultan corelată optic cu toate imaginile de referință stocate. Aceste corelații sunt procesate de o funcție de prag și transmise înapoi la intrarea sistemului, unde cele mai puternice corelații îmbunătățesc imaginea de intrare. Imaginea îmbunătățită trece prin sistem în mod repetat, schimbându-se cu fiecare trecere până când sistemul se stabilizează pe imaginea dorită.

Astfel, astfel de dispozitive sunt analogi fizici ai rețelei neuronale Hopfield , rețelei neuronale Cosco și multe altele.

Rețele neuronale opto-bacteriorhodopsine

Odată cu dezvoltarea nanofotonicii , a devenit posibilă utilizarea filmelor care conțin bacteriorhodopsină ca material principal pentru fabricarea rețelelor neuronale optice . Proteina bacteriorhodopsina este similară ca funcție și structură cu rodopsina vizuală . Astfel, o retină artificială construită pe această bază se va potrivi cel mai bine cu prototipul fiziologic. Dar, pe baza bacteriorhodopsinei, este posibil să se construiască nu numai o retină artificială, ci și un neuron formal . Acest lucru permite, în principiu, implementarea oricărui fel de rețele neuronale artificiale moderne bazate pe membrane care conțin proteina bacteriorhodopsin.

Trebuie remarcat faptul că bacteriorhodopsina nu este singura proteină folosită în acest scop. De asemenea, promițătoare pentru cercetare este proteina galbenă fotoactivă PYP (proteina galbenă fotoactivă), o proteină receptor, care, de exemplu, se găsește în organismul Ectothiorhodopspira halophila [4] . Această proteină asigură fototaxia negativă a bacteriilor - evadarea din lumină.

Vezi și

Note

  1. Athale RA, Friedlander S. V., Kushner CB 1986. Arhitecturi asociative atente și implicațiile lor în calculul optic. Proceedings of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineering 625:179-88
  2. Farhat NH, Psaltis D., Prata A., Paek E. 1985. Implementarea optică a modelului Hopfield. Optica aplicată 24:1469-75
  3. Fisher AD, Giles C. L, Lee JN 1985. Un element de calcul optic adaptiv. Proceedings of the Optical Society of America Topical Meeting.
  4. sinonim cu Halorhodospira halophila . Consultat la 14 iunie 2009. Arhivat din original pe 11 iunie 2015.

Literatură

Link -uri