Ученые создали лазерный нейрон, работающий в миллиард раз быстрее биологического аналога.
Исследователи из Китайского университета Гонконга разработали искусственный нейрон на основе лазера, который имитирует работу биологического градуированного нейрона, но действует со скоростью 10 Гбод. Такая производительность позволяет устройству за одну секунду обрабатывать данные о 100 млн сердечных сокращений или анализировать почти 35 млн рукописных цифр.
Искусственные нейроны на основе лазеров, которые могут реагировать на входные сигналы способом, имитирующим поведение биологических нейронов, изучают как способ улучшения вычислений благодаря их сверхбыстрой скорости обработки данных и низкому потреблению энергии. Однако до сих пор разрабатывали в основном фотонно импульсные нейроны.
У таких чипов ограниченная скорость реакции, они часто страдают от потери информации и требуют дополнительных лазерных источников и модуляторов. Ограничение скорости фотонных спайковых нейронов связано с тем, что они обычно работают, вводя входные импульсы в секцию усиления лазера. Это вызывает задержку, которая ограничивает скорость реакции нейрона.
Для лазерного градуированного нейрона исследователи использовали другой подход. Они вводили радиочастотные сигналы в секцию насыщающегося поглощения квантового точечного лазера, что позволяет избежать этой задержки. Они также разработали высокоскоростные радиочастотные прокладки для секции насыщающегося поглощения, чтобы создать более быструю, простую и энергоэффективную систему.
В ходе тестирования устройство обнаруживало аритмические паттерны в сердцебиении с точностью 98,4%. Исследователи считают, что их разработка может найти применение в системах ИИ, особенно в задачах, требующих быстрой обработки данных и принятия решений. В будущем команда планирует создать сеть из нескольких таких нейронов, что может еще больше расширить возможности технологии и приблизить ее к принципам работы человеческого мозга.
