（原标题：光芯片，太强了）

要是您但愿不错持续碰面，迎接标星保藏哦~

开头：内容编译自phys，谢谢。

目下最惨酷的机器学习应用所聘任的深度神经采集模子已经变得如斯遍及和复杂，打破了传统电子揣测硬件的极限。

子硬件不错控制光进行机器学习揣测，是一种速率更快、更节能的替代决议。可是，有些类型的神经采集揣测光子竖立无法履行，需要使用片外电子竖立或其他会影响速率和后果的技巧。

经过十年的商讨，麻省理工学院等机构的科学家斥地出了一种新式光子芯片，不错克服这些阻遏。他们展示了一种豪阔集成的光子处理器，不错在芯片上以光学神志履行深度神经采集的悉数计划键揣测。

该商讨发表在《当然光子学》杂志上。

该光学竖立省略在不到半纳秒的时候内完成机器学习分类任务的要道揣测，同期竣事跳跃 92% 的准确率，其性能与传统硬件特地。

该芯片由酿成光学神经采集的互连模块构成，聘任买卖代工工艺制造，可竣事该技巧的彭胀并将其集成到电子产物中。

从长期来看，光子处理器不错竣事更快、更节能的深度学习，适用于激光雷达、天体裁和粒子物理学的科学商讨或高速电信等揣测条目高的应用。

“在很厚情况下，清苦的不单是是模子的发达怎么，还有你能多快取得谜底。现在咱们有了一个端到端系统，不错在纳秒的时候标准上运行光学神经采集，咱们不错运行在更高的端倪上念念考应用范例和算法，”电子商讨实验室 (RLE) 量子光子学和东谈主工智能组的客座科学家、NTT Research, Inc. 的博士后 Saumil Bandyopadhyay 说谈，他是新芯片论文的主要作家。

与 Bandyopadhyay 沿途参与撰写论文的还有 Alexander Sludds 博士、资深作家、电气工程与揣测机科学系陶冶、量子光子学与东谈主工智能组及 RLE 首席商讨员 Dirk Englund 等东谈主。

控制光进行机器学习

深度神经采集由很多相互连结的节点层或神经元构成，这些节点层或神经元对输入数据进行操作以产生输出。深度神经汇汇聚的一个要道操作是使用线性代数进行矩阵乘法，这会在数据从一层传递到另一层时对其进行颐养。

但除了这些线性运算以外，深度神经采集还履行非线性运算，匡助模子学习更复杂的花样。非线性运算（如激活函数）使深度神经采集省略照看复杂问题。

2017 年，Englund 团队与 Marin Solja?i?（塞西尔和艾达格林物理学陶冶）实验室的商讨东谈主员互助，在单个光子芯片上展示了一种光学神经采集，不错用光进行矩阵乘法。

但那时该竖立无法在芯片上进行非线性运算，必须将光学数据颐养成电信号，再送到数字处理器进行非线性运算。

“光学中的非线性相当具有挑战性，因为光子之间并荫庇易相互作用。这使得触发光学非线性相当耗电，因此构建一个可彭胀的系统变得具有挑战性，”Bandyopadhyay 阐明谈。

他们通过策画一种称为非线性光学功能单位（NOFU）的竖立克服了这一挑战，该竖立汇聚电子学和光学技巧在芯片上竣事非线性操作。

商讨东谈主员控制三层履行线性和非线性运算的竖立，在光子芯片上构建了光学深度神经采集。

全面集成的采集

率先，他们的系统将深度神经采集的参数编码为光。然后，2017 年论文中演示的可编程分束器阵列对这些输入履行矩阵乘法。

随后，数据传送至可编程 NOFU，后者通过将少许光泽吸入光电二极管（光电二极管将光信号颐养为电流）来竣事非线性功能。这仍是由无需外部放大器，况兼蹧跶的能量极少。

“咱们永久处于光学畛域，直到临了咱们想要读出谜底。这使咱们省略竣事超低延伸，”Bandyopadhyay 说谈。

竣事如斯低的延伸使他们省略有用地在芯片上覆按深度神经采集，这仍是由称为原位覆按，持续会蹧跶数字硬件中的大宗动力。

他说：“这关于在域内处理光信号的系统（如导航或电信）尤其有用，况兼关于想要及时学习的系统也很有用。”

该光子系统在覆按测试中竣事了跳跃 96% 的准确率，在推理中竣事了跳跃 92% 的准确率，这与传统硬件特地。此外，该芯片在不到半纳秒的时候内完成要道揣测。

恩格伦说：“这项使命标明，揣测（其骨子是输入到输出的映射）不错编译到线性和非线性物理的新架构上，从而竣事从压根上不同的揣测缩放定律与所需使命量。”

扫数电路的制造聘任了与出产 CMOS 揣测机芯片交流的基础范例和代工工艺。这使得芯片省略大限度出产，聘任经过考据的技巧，在制造经由中确凿不会出现任何无理。

Bandyopadhyay 暗示，扩大竖立限度并将其与录像头或电信系统等执行寰宇的电子竖立集成将是改日使命的重心。此外，商讨东谈主员但愿探索省略控制光学上风的算法，以更快、更节能的神志覆按系统。

https://phys.org/news/2024-12-photonic-processor-enable-ultrafast-ai.html

半导体极品公众号推选

专注半导体畛域更多原创内容

矜恤大家半导体产业动向与趋势

*免责声明：本文由作家原创。著述内容系作家个东谈主不雅点，半导体行业不雅察转载仅为了传达一种不同的不雅点，不代表半导体行业不雅察对该不雅点赞同或补助，要是有任何异议，迎接有计划半导体行业不雅察。

今天是《半导体行业不雅察》为您共享的第3967期内容，迎接矜恤。

『半导体第一垂直媒体』

及时 专科 原创 深度

公众号ID：icbank

可爱咱们的内容就点“在看”共享给小伙伴哦