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
Кофе может снизить риск смертности, но только в одном случае
Наука
Этот ядерный двигатель поможет быстрее долететь до Марса: как он работает
Космос
Запуск Falcon 9 завершился успехом: что было на борту миссии
Космос
Прототип Boom Supersonic XB-1 приблизился к звуковому барьеру
Новости
Ученые заглянули внутрь нейтронных звезд, используя квантовую физику
Космос
Квантовые симуляторы: объяснение от ученого
Мнения
Источник в СМИ назвал возможную причину сбоя рунета
Новости
Мошенники начали выдавать себя за начальников в рабочих чатах: как это работает
Новости
Холодные атомы этого металла могут создавать новые состояния материи
Наука
Древние артефакты в Украине раскрыли тайны навигации викингов
Наука
Послушайте, как звучат вспышки на Солнце: данные собрал Solar Orbiter  
Космос
Тяжелый беспилотник на водородных топливных ячейках впервые испытали в Китае
Новости
Ученые создали катализатор, который нарушает законы физики
Наука
Физики обнаружили необычные магнитные свойства в трехслойном графене
Наука
Биоинженеры создали ДНК-робота, который может менять форму искусственной клетки
Наука
«Горы» на нейтронных звездах могут вызывать рябь в пространстве-времени
Космос
На телах древних мумий из Перу нашли сложные узоры татуировок
Наука
У черной дыры прячется белый карлик, движущийся с половиной скорости света
Космос
Стартап из России разрабатывает нанопротез для восстановления поврежденных нервов
Наука
Генетики разгадали секреты выживания устойчивой к антибиотикам бактерии
Наука