Оптический чип, подобный мозгу, обрабатывает почти 2 миллиарда изображений в секунду

214

Исследователи из Пенсильванского университета разработали новый мощный оптический чип, способный обрабатывать почти 2 миллиарда изображений в секунду. Устройство состоит из нейронной сети, которая обрабатывает информацию как свет, не нуждаясь в компонентах, замедляющих работу традиционных компьютерных микросхем, таких как память.

В основе нового чипа лежит нейронная сеть — система, моделирующая то, как мозг обрабатывает информацию. Такие сети состоят из узлов, которые соединяются между собой подобно нейронам, и они даже «обучаются» подобно органическому мозгу, обучаясь на наборах данных, таких как распознавание объектов на изображениях или слов в речи. Со временем они намного лучше справляются с этими задачами.

Но вместо электрических сигналов новый чип обрабатывает информацию в виде света. В качестве нейронов он использует оптические провода, сложенные в несколько слоев, каждый из которых специализируется на определенном типе классификации.

В ходе испытаний команда изготовила чип размером 9,3 мм2 и применила его для классификации ряда рукописных символов, напоминающих буквы.

После обучения на соответствующих наборах данных чип смог классифицировать изображения с точностью 93,8% для наборов, содержащих два типа символов, и точностью 89,8% для четырех типов.

Самое впечатляющее, что чип смог классифицировать каждый символ за 0,57 наносекунды, что позволило ему обрабатывать 1,75 миллиарда изображений в секунду.

Команда ученых говорит, что эта скорость обусловлена ​​​​способностью чипа обрабатывать информацию как свет, что дает ему несколько преимуществ по сравнению с существующими компьютерными чипами.

«Наш чип обрабатывает информацию с помощью так называемого «вычисления путем распространения. Это означает, что, в отличие от систем, основанных на тактовых импульсах, вычисления происходят по мере прохождения света через чип», — сказал Фируз Афлатуни, ведущий автор исследования.

«Мы также пропускаем шаг преобразования оптических сигналов в электрические, потому что наш чип может напрямую считывать и обрабатывать оптические сигналы, и оба эти изменения делают наш чип значительно более быстрой технологией».

Еще одно преимущество заключается в том, что обрабатываемую информацию не нужно хранить, и это также экономит время, поскольку не нужно отправлять данные в память, поскольку вообще не требуется компонент для памяти.

Ученые говорят, что отказ от хранения данных также более безопасен, поскольку предотвращает любые возможные утечки.

Следующими шагами команды исследователей станут масштабирование чипа и адаптация технологии для обработки других типов данных.

«Что действительно интересно в этой технологии, так это то, что она может делать гораздо больше, чем просто классифицировать изображения», — сказал Афлатуни.

«Мы уже знаем, как преобразовывать многие типы данных в электрическую область — изображения, аудио, речь и многие другие типы данных. Теперь мы можем преобразовывать различные типы данных в оптическую область и обрабатывать их почти мгновенно с помощью этой технологии».

Исследование было опубликовано в журнале Nature.

Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии