首枚光子神經形態芯片問世 運算速度快3個數量級 有望（wàng）開啟光（guāng）子計算產業

    據《麻省理（lǐ）工技（jì）術評論》雜誌網站近日報（bào）道，美（měi）國普林斯（sī）頓大學的科研團隊日前研製（zhì）出全球首枚光子神經（jīng）形態芯片，並證明其能（néng）以超快速度計算。該芯片有望開啟一個全新的光子計（jì）算產業。
    普林斯頓大學亞力山大.泰特團隊的新成果是利用光子解決了神經網絡電（diàn）路速度受限這一難題。神經網絡電路已在計算領域掀起風暴。科學家希望製造出更強大的神經網絡電路，其（qí）關鍵在於（yú）製造出能像神經元（yuán）那樣工作（zuò）的電（diàn）路，或稱神經形（xíng）態芯片，但此類電路的主要問題是要提高速度（dù）。光子計算是計算科（kē）學（xué）領域的“明日之（zhī）星”。與電子相比，光子（zǐ）擁有更多（duō）帶（dài）寬，能快（kuài）速處理更（gèng）多數據。但光子數據處理係統製造成本較高，因（yīn）此一直未被廣（guǎng）泛采用。
    團（tuán）隊研製出的光子神經網絡的核心是一種（zhǒng）光學設備??其中的每個（gè）節點（diǎn）擁（yōng）有神經元一樣（yàng）的響應特征。這些節點（diǎn）采用微型圓形波導的形式，被蝕刻進一個光可在其中循（xún）環的（de）矽基座（zuò）內。當光被（bèi）輸入，接著會調節在（zài）閾（yù）值處工作（zuò）的激光器的（de）輸出（chū），在此區域中，入（rù）射光的微小變化都會對該激光的輸出產生巨大影響。
    該光學（xué）設備的原理在於：係統（tǒng）中的每個節點都使（shǐ）用一定波長的光，這一技術（shù）被稱為波分（fèn）複用。來自（zì）各（gè）個節點的光會被送入該激光器（qì），而且激（jī）光輸出會被反饋回節（jiē）點（diǎn），創造出一個擁有非線性特征的反饋（kuì）電（diàn）路（lù）。關（guān）於這種（zhǒng）非線性能模擬神經行為的程度，研究表（biǎo）明其輸出在數學上等效於一種被稱為“連續時間（jiān）遞歸神經網絡（CTRNN）”的設備，這（zhè）說明CTRNN的編程工具可以應用於更大的矽（guī）光子神經網絡。
    泰特團隊用一個（gè）擁有49個節點的矽光子神經網絡來模擬某種微分方程的數學問題，並將其與（yǔ）普通的（de）中央處理單元進行比較。結果表（biǎo）明，在此（cǐ）項任務中，光子神經網（wǎng）絡（luò）的（de）速度提升了3個數量級。
    研究人員表示，這將開啟一個全新的光子計算產業。泰特說：“矽光子神經網絡可能會成為更龐大的、可擴展信息處理的矽光子係統家族的‘排頭兵’”。