据最新一期《自然·光子学》杂志报道，美国宾夕法尼亚大学团队开发出首款能够利用光进行非线性神经网络训练的可编程芯片。这项突破有望大幅加快人工智能（AI）的训练速度，同时降低能源消耗，并为研制全光驱动计算机奠定基础。
在此之前，虽然已有研究团队开发出处理线性数学运算的光学驱动芯片，但仅依靠光学方法表示非线性函数的技术难题一直未被攻克。而非线性函数对于深度神经网络训练至关重要，没有它，光子芯片就无法完成深度学习或执行复杂的智能任务。
新进展依赖于一种对光敏感的特殊半导体材料。当携带输入数据的“信号”光穿过这种材料时，另一束“泵浦”光从上方照射下来，调节材料的响应特性。通过调整泵浦光的形状和强度，团队可以根据信号光的强度及材料的反应来控制信号光的吸收、传输或放大方式，从而对芯片进行编程以执行不同的非线性功能。
值得注意的是，这项研究并未改变芯片的基础结构，而是利用光在材料内部形成的图案来重塑光线穿越的方式。这造就了一个可以根据泵浦模式表达多种数学函数的可重构系统，使其具有实时学习能力，能根据输出反馈调整自身行为。
为了验证该芯片的能力，团队用其解决了多项基准AI问题。在简单的非线性决策边界任务中，实现了超过97%的准确率；在著名的鸢尾花数据集问题上，达到了96%以上的准确率。这表明，与传统数字神经网络相比，光子芯片不仅性能相当，甚至更优，而且能耗更低，因为它们减少了对耗电元件的依赖。
此外，实验还显示，只需4个非线性的光学连接就能达到传统模型中20个固定非线性激活函数线性电子连接的效果，展示了该技术的巨大潜力。随着架构的进一步扩展，效率将更加显著。
不同于以往制造后固定的光子系统，这款新芯片提供了一个空白的平台，可通过泵浦光的作用如同画笔般绘制出可编程指令，是现场可编程光子计算机概念的一次实际证明，标志着向光速训练AI迈进的重要一步。
【总编辑圈点】
在这一研究的基础上，未来工程师们还可以进一步探索如何实现更为复杂的运算，如指数或逆函数，从而为解决更大规模的任务铺路。值得一提的是，由于采用低能耗光学组件替代了发热的电子设备，该平台还能显著减少AI数据中心的能量消耗，彻底改变机器学习领域的经济效益。
据最新一期《自然·光子学》杂志报道，美国宾夕法尼亚大学团队开发出首款能够利用光进行非线性神经网络训练的可编程芯片。这项突破有望大幅加快人工智能（AI）的训练速度，同时降低能源消耗，并为研制全光驱动计算机奠定基础。
在此之前，虽然已有研究团队开发出处理线性数学运算的光学驱动芯片，但仅依靠光学方法表示非线性函数的技术难题一直未被攻克。而非线性函数对于深度神经网络训练至关重要，没有它，光子芯片就无法完成深度学习或执行复杂的智能任务。
新进展依赖于一种对光敏感的特殊半导体材料。当携带输入数据的“信号”光穿过这种材料时，另一束“泵浦”光从上方照射下来，调节材料的响应特性。通过调整泵浦光的形状和强度，团队可以根据信号光的强度及材料的反应来控制信号光的吸收、传输或放大方式，从而对芯片进行编程以执行不同的非线性功能。
值得注意的是，这项研究并未改变芯片的基础结构，而是利用光在材料内部形成的图案来重塑光线穿越的方式。这造就了一个可以根据泵浦模式表达多种数学函数的可重构系统，使其具有实时学习能力，能根据输出反馈调整自身行为。
为了验证该芯片的能力，团队用其解决了多项基准AI问题。在简单的非线性决策边界任务中，实现了超过97%的准确率；在著名的鸢尾花数据集问题上，达到了96%以上的准确率。这表明，与传统数字神经网络相比，光子芯片不仅性能相当，甚至更优，而且能耗更低，因为它们减少了对耗电元件的依赖。
此外，实验还显示，只需4个非线性的光学连接就能达到传统模型中20个固定非线性激活函数线性电子连接的效果，展示了该技术的巨大潜力。随着架构的进一步扩展，效率将更加显著。
不同于以往制造后固定的光子系统，这款新芯片提供了一个空白的平台，可通过泵浦光的作用如同画笔般绘制出可编程指令，是现场可编程光子计算机概念的一次实际证明，标志着向光速训练AI迈进的重要一步。
【总编辑圈点】
在这一研究的基础上，未来工程师们还可以进一步探索如何实现更为复杂的运算，如指数或逆函数，从而为解决更大规模的任务铺路。值得一提的是，由于采用低能耗光学组件替代了发热的电子设备，该平台还能显著减少AI数据中心的能量消耗，彻底改变机器学习领域的经济效益。
记者3月20日从中国科学院地质与地球物理研究所获悉，该所科研人员在东北黑土区开展了大范围的野外调查和样品采集工作，通过分析采集的黑土样品发现，黑土物质最初都是由风力搬运而来。相关研究成 据《自然》20日消息称，天文学家对91对恒星所作的光谱分析显示，大约每12个恒星中就有一个可能吞噬了一个行星。在吞噬一个行星后，恒星的化学构成可能发生改变，这个过程被称为“行星吸收”。通过比 记者3月21日从核工业北京地质研究院（以下简称核地研院）获悉，该院自1959年成立以来，在天然铀保障、高放废物地质处置、核遥感技术与应用、分析测试等领域科技攻关，以及重点工程建设、国际合作交流 春，推也。从草从日，草春时生也。进入春日，人们时常能在大地回暖、万物复苏中见证旺盛的生命力。一起解锁空间站里的“春日关键词”，感受太空中的“春日力量”吧！春日关键词：温暖空间站内 四季如春 30台发动机助进阶版“鹊桥”升空 中新社西安3月20日电 (记者 张一辰)3月20日8时31分，长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场顺利升空，成功将“鹊桥二号”卫星送入预定轨道。作为公共中继星平台，“鹊桥二号” 3月21日，人工智能大模型赋能企业科技创新研讨会在广州召开。中国知网在会议期间发布了专利大数据智能应用产品“AI Pat+”。据中国知网相关负责人介绍，中国知网在人工智能大模型领域的深入研发 。本文链接：可编程芯片首次用光训练神经网络 有助研制全光驱动计算机http://www.sushuapos.com/show-2-11965-0.html
声明：本网站为非营利性网站，本网页内容由互联网博主自发贡献，不代表本站观点，本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼，请大家谨防诈骗！若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。
下一篇： AI无人机在真实竞赛中击败人类冠军