На сегодняшний день технологический предел традиционных электронных чипов практически достигнут, и дальнейшее развитие сталкивается с технологическими проблемами и высоким энергопотреблением. Одновременно с этим, быстрое развитие технологий искусственного интеллекта создает новые вызовы для развития вычислительных систем, что приводит к необходимости поиска альтернативных подходов, которые позволят увеличить на порядки производительность и уменьшить энергопотребление. Одним из таких потенциальных направлений является применение подходов фотоники.
Преимущества фотоники уже используются в области передачи информации ввиду возможности использования высокой несущей частоты оптического излечения, а последние достижения в области нанофотоники, интегральной оптики, оптических метаструктур открывают возможность для произведения аналоговых оптических вычислений.
В рамках фундаментальных исследований в области возможности использования принципов и подходов фотоники для создания элементной базы и вычислительных систем реализующих алгоритмы искусственного интеллекта и интеллектуального анализа данных, запущена работа Лабаратории нейроморфной фотоники.
Целью работы лаборатории является исследование и разработка новых принципов оптических вычислений, а также аналоговых подходов для создания искусственных интеллектуальных систем. В перспективе, на основе данных разработок планируется создание прототипов новых вычислительных устройств и их элементной базы.
Парно-импульсная фасцилляция (PPF) является одним из ключевых свойств синаптической пластичности отдельных импульсов. PPF происходит, когда синапс активируется двумя последовательными спайками с коротким интервалом между ними, причем второй ответ сильнее первого. PPF является формой краткосрочной пластичности, вызванной усиленным высвобождением нейротрансмиттера при втором стимуле. Величина реакции на второй спайк зависит от времени между парными импульсами. Для измерения…
Поздравляем студентов 2 курса с успешной защитой курсовых работ по темам лаборатории нейроморфной фотоники: Джанчаров Темирлан, тема: «Реализация оптических фазовых масок для создания дифракционных нейронных сетей» Кимличенко Егор, тема: «Оптическая реализация метода случайных проекций» Шмырин Никита, тема: «Производительность фотонных нейроморфных устройств»
Разработана и оптимизирована конструкция метаповерхности с кремниевыми нанорезонаторами для выполнения свертки падающего изображения с опорным. Создан экспериментальный образец метаповерхности со сложным поверхностным профилем методами электронно-лучевой литографии и реактивного ионного травления. Исследована работоспособность экспериментального образца метаповерхности на изображениях, отличающихся от опорного поворотом на заданный угол. Экспериментальные результаты совпадают с результатами численного моделирования.
Напечатаны тестовые маски для бинарной классификации изображений рукописных цифр. Маски размером 10 х 10 пикселей по 2 мкм каждый были напечатаны при помощи метода двухфотонной лазерной литографии и охарактеризованы при помощи оптической и сканирующей электронной микроскопий.
Разработана система бинарной классификации изображений на основе датасета MNIST (рукописные цифры). Переход к бинарной классификации позволил сократить обучаемую систему до одной маски, что существенно облегчает юстировку тестовой схемы. Для масок размерами 10 х 10 пикселей точность классификации изображений достигает 90%.