據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的研究人員研制出一種硅芯片，它具有精準(zhǔn)分發(fā)光信號(hào)的能力，為未來的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究提供了一種潛在設(shè)計(jì)方法。
人腦擁有數(shù)十億神經(jīng)元(神經(jīng)細(xì)胞)，每個(gè)神經(jīng)元之間都存在著上千個(gè)連接點(diǎn)。許多研究項(xiàng)目致力于制造人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電路來模擬大腦，但是，像半導(dǎo)體電路這類傳統(tǒng)電子器件，通常無法滿足正常運(yùn)作的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中極其復(fù)雜的線路需求。NIST團(tuán)隊(duì)使用光取代電流作為信號(hào)媒介，加快了信號(hào)傳播速度，并消除了電荷干擾。該團(tuán)隊(duì)物理學(xué)家杰夫?奇利斯稱：“光的優(yōu)點(diǎn)在于可進(jìn)一步優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能，使其能進(jìn)行精確的科學(xué)性數(shù)據(jù)分析，可用于量子信息科學(xué)等，并加速高智能無人駕駛汽車控制系統(tǒng)的開發(fā)研究。”
報(bào)道稱，NIST設(shè)計(jì)的芯片通過兩層光子波導(dǎo)的垂直堆疊，攻克了光信號(hào)應(yīng)用中的主要難題。這種結(jié)構(gòu)將光限制于狹小路線中進(jìn)行光信號(hào)路由，很大程度上類似于采用電線路由電信號(hào)。這種三維設(shè)計(jì)使復(fù)雜的路由機(jī)制得以運(yùn)行，進(jìn)而完成模仿神經(jīng)系統(tǒng)運(yùn)作過程的必要步驟。研究人員表示，激光通過光纖傳輸?shù)叫酒校鶕?jù)選定的光的強(qiáng)度及分布模式，芯片會(huì)將每個(gè)輸入路由到輸出組。通過輸出信號(hào)圖像評估結(jié)果表明：最終輸出高度均勻、誤差率低，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的功率分布。
該研究成果的意義在于：一是運(yùn)用三維設(shè)計(jì)模型實(shí)現(xiàn)更多的光學(xué)傳輸連接，其二是新型測量技術(shù)的成功開發(fā)使光子系統(tǒng)中眾多器件的特性得以體現(xiàn)。今后隨著人們對光電子神經(jīng)系統(tǒng)的大規(guī)模深入研究，這兩方面的突破將會(huì)起到至關(guān)重要的作用。
(譚朝文 摘編自鳳凰網(wǎng))