Hardware-efficient photonic tensor core: accelerating deep neural networks with structured compression

计算机科学 芯(光纤) 人工神经网络 光子学 计算机体系结构 人工智能 材料科学 电信 光电子学
作者
Shupeng Ning,Hanqing Zhu,Chenghao Feng,Jiaqi Gu,David Z. Pan,Ray T. Chen
出处
期刊:Optica [Optica Publishing Group]
卷期号:12 (7): 1079-1079 被引量:1
标识
DOI:10.1364/optica.559604
摘要

The rapid growth in computing demands, particularly driven by artificial intelligence applications, has begun to exceed the capabilities of traditional electronic hardware. Optical computing offers a promising alternative due to its parallelism, high computational speed, and low power consumption. However, existing photonic integrated circuits are constrained by large footprints, costly electro-optical interfaces, and complex control mechanisms, limiting the practical scalability of optical neural networks (ONNs). To address these limitations, we introduce a block-circulant photonic tensor core for a structure-compressed optical neural network (StrC-ONN) architecture. The structured compression technique substantially reduces both model complexity and hardware resources without sacrificing the versatility of neural networks, and achieves accuracy comparable to uncompressed models. Additionally, we propose a hardware-aware training framework to compensate for on-chip nonidealities to improve model robustness and accuracy. Experimental validation through image processing and classification tasks demonstrates that our StrC-ONN achieves a reduction in trainable parameters of up to 74.91%, while still maintaining competitive accuracy levels. Performance analyses further indicate that this hardware–software co-design approach is expected to yield a 3.56× improvement in power efficiency. By reducing both hardware requirements and control complexity across multiple dimensions, this work explores a pathway toward practical and scalable ONNs, highlighting a promising route to address future computational efficiency challenges.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
动听的秋白完成签到 ,获得积分10
刚刚
what完成签到,获得积分20
刚刚
麻烦~发布了新的文献求助10
1秒前
he完成签到,获得积分10
2秒前
斗鱼飞鸟和俞完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
林婧发布了新的文献求助30
3秒前
仙台小蘑菇完成签到,获得积分10
4秒前
烤肉发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
大个应助花开米兰城采纳,获得10
5秒前
CBCBCB发布了新的文献求助10
5秒前
敏敏完成签到,获得积分10
5秒前
英姑应助麻烦~采纳,获得10
7秒前
孤岛发布了新的文献求助10
7秒前
seagull完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
Jasper应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
无花果应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
在水一方应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
在水一方应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
阿瓦隆的蓝胖子完成签到,获得积分10
9秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
全肥叉烧发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
iiiyyy应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6442236
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8256079
关于积分的说明 17580337
捐赠科研通 5500824
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2900436
邀请新用户注册赠送积分活动 1877404
关于科研通互助平台的介绍 1717224