Крошечный чип сортирует 2 млн изображений в секунду без процессора и «оперативки»

Исследователи создали чип, который использует фотонную нейронную сеть для обработки фотоснимков. Системе, описанной в журнале Nature, требуется около 0,57 нс на обнаружение и классификацию одного изображения.

Фотонная нейронная сеть, созданная инженерами из Пенсильванского университета, представляет собой крошечный чип площадью 9,3 мм2. Система работает на основе прямой обработки света, полученного от интересующего объекта.

Исследователи объясняют, что в традиционных нейронных сетях, используемых для распознавания изображений, сначала датчик, например, камера, формирует образ целевого объекта. Оптические данные преобразуются в электрический сигнал, а затем в двоичный код, который уже можно обрабатывать, анализировать, сохранять и сортировать с помощью компьютерных микросхем. Текущее ограничение скорости таких технологий задается тактовым расписанием процессора, где вычисления происходят одно за другим в линейной последовательности.

Новая разработка устранила четыре основных фактора, отнимающих много времени в традиционном цифровом чипе: преобразование оптических сигналов в электрические, входных данных в двоичный формат, потребность в большом модуле памяти и выполнение вычислений на основе тактов. 

Схематичное представление принципов работы чипа. Изображение: Ella Maru Studio, Penn Engineering Today

Фотонная нейронная сеть обрабатывает оптические волны, падающие на массив пикселей на кристалле, когда они распространяются через слои нейронов. Разработчики говорят, что в каждом нейроне линейные вычисления выполняются оптически, а нелинейная функция активации реализуется с помощью оптоэлектроники.

Оптические нейроны чипа соединяются между собой с помощью волноводов, оптических проводов. Информация проходит через слои сети, и каждый шаг помогает классифицировать входное изображение в одну из изученных категорий. 

Авторы работ отмечают, что равномерно распределенный источник света обеспечивает одинаковый диапазон выходного оптического сигнала для каждого нейрона. Это позволяет масштабировать сеть.

Инженеры говорят, что ускорение вычислений является ключом к улучшению большого количества прикладных приложений, таких как распознавание лиц, автоматическое обнаружение текста на фотографиях или помощь беспилотным автомобилям в идентификации препятствий.


Читать далее

Китайский ИИ предсказывает курс гиперзвуковых ракет. Ответный удар будет с опережением

Из смеси ВПЧ, рака и сифилиса получились «бессмертные» клетки: что о них известно

Астрономы из Японии нашли в галактике неизвестную структуру

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Астрономы сфотографировали «детство Вселенной» до появления галактик
Космос
Прощальные кадры: лунный модуль сфотографировал закат на Луне
Наука
Гены загадочных предков людей повлияли на работу мозга, показало исследование
Наука
В Петербурге открыли лабораторию для создания компьютеров, которые имитируют работу мозга
Наука
Телескоп «Евклид» показал 26 млн галактик: опубликованы первые результаты миссии
Космос
Крошечных морских животных увеличили в пять раз, чтобы рассмотреть их клетки
Наука
В Сеченовском Университете появится «умная» операционная 
Новости
Операторы связи начали заменять китайское оборудование на российское
Новости
В России хотят обязать использование отечественных процессоров для ИИ
Новости
Посмотрите на первого робота-гуманоида Nvidia в действии
Новости
Образцы с обратной стороны Луны показали, какой она была в прошлом
Космос
Морские интернет-кабели научились «прослушивать» на предмет саботажа
Новости
Нового рекорда на термоядерном синтезе добились в России
Наука
Российские ученые разработали материалы для памяти будущего  
Наука
Выяснилось, какие мутации ДНК ускоряют старение  
Наука
«Суперджет» с российскими двигателями ПД-8 впервые поднялся в воздух
Новости
Светочувствительные нановолокна ускорили рост нейронов  
Наука
ChatGPT может «заболеть» тревожностью и депрессией, но есть способ его «успокоить»  
Новости
Москва сократила выбросы углерода на 190 000 тонн благодаря электробусам  
Новости
Игуаны совершили рекордное путешествие миллионы лет назад: они проплыли по океану 8 000 км
Наука