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
Китайские ученые превратили мох в губку, которая впитывает нефть
Наука
Университет Иннополис запускает бесплатные экскурсии в Центр робототехники
Иннополис
Интерактивная карта клетки человека раскрывает тайны детского рака костей
Наука
«Уэбб» раскрыл детали космической катастрофы: как звезда поглотила планету
Космос
Российский госсектор потратил 2,4 млрд рублей за год на оборудование для ИИ
Новости
Китайская компания анонсировала первый матч по боксу между роботами
Новости
Эта черная дыра «проснулась» настолько голодной, что нарушила все модели ученых
Космос
Мошенники начали использовать схему с домофоном, чтобы красть деньги с банковских карт
Новости
Галактика-соседка Млечного Пути начинает разрушаться: что происходит
Космос
Россиян поздравили с Днем космонавтики прямо с МКС
Космос
Разработаны «бактерии-шпионы»: они посылают сигнал, заметный с высоты
Наука
Ученые разработали «плащ-невидимку» для нейронов для лечения Паркинсона
Наука
В России разработали проект строительства атомной электростанции на Луне
Космос
Пробуждение гиганта: яркие вспышки наблюдали у проснувшейся черной дыры
Космос
В ИТМО придумали, как «продлить жизнь» ракового белка для тестирования лекарств
Наука
Создана карта полумиллиарда нейронных связей, которые позволяют мышам видеть
Наука
Ученые из Яндекса и MIT придумали, как запускать LLM на ноутбуках и смартфонах
Новости
Облачную платформу для квантовых вычислений создали в Университете Иннополис
Новости
Эйнштейн ошибся: возможно, пространства-времени вообще не существует
Космос
Тестовый снимок «Гершель» показал скрытые галактики во Вселенной
Космос