Free-space optical neural network based on thermal atomic nonlinearity

人工神经网络 计算机科学 非线性系统 实施 光学计算 数码产品 能源消耗 电子工程 饱和吸收 软件部署 非线性光学 平行性(语法) 热的 巨量平行 能量(信号处理) 点(几何) 光学工程 光开关 物理层 波导管 高效能源利用 光学 计算机工程 焦点
作者
Albert Ryou,James Whitehead,Maksym Zhelyeznyakov,Paul Anderson,Cem Keskin,Michal Bajcsy,Arka Majumdar
出处
期刊:Photonics Research [Optica Publishing Group]
卷期号:9 (4): B128-B128 被引量:91
标识
DOI:10.1364/prj.415964
摘要

As artificial neural networks (ANNs) continue to make strides in wide-ranging and diverse fields of technology, the search for more efficient hardware implementations beyond conventional electronics is gaining traction. In particular, optical implementations potentially offer extraordinary gains in terms of speed and reduced energy consumption due to the intrinsic parallelism of free-space optics. At the same time, a physical nonlinearity—a crucial ingredient of an ANN—is not easy to realize in free-space optics, which restricts the potential of this platform. This problem is further exacerbated by the need to also perform the nonlinear activation in parallel for each data point to preserve the benefit of linear free-space optics. Here, we present a free-space optical ANN with diffraction-based linear weight summation and nonlinear activation enabled by the saturable absorption of thermal atoms. We demonstrate, via both simulation and experiment, image classification of handwritten digits using only a single layer and observed 6% improvement in classification accuracy due to the optical nonlinearity compared to a linear model. Our platform preserves the massive parallelism of free-space optics even with physical nonlinearity, and thus opens the way for novel designs and wider deployment of optical ANNs.
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
逍遥游完成签到,获得积分10
刚刚
儒雅的笑卉完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
Dream发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
852应助jing采纳,获得10
1秒前
1秒前
烟花应助Tsegeen采纳,获得10
2秒前
JJ完成签到,获得积分10
2秒前
foden发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
书书完成签到 ,获得积分10
3秒前
BigFish发布了新的文献求助10
3秒前
潘小姐发布了新的文献求助10
3秒前
mzk完成签到,获得积分10
4秒前
思源应助起名字真难采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
隐形曼青应助夏硕采纳,获得10
5秒前
5秒前
烂漫的淇完成签到,获得积分20
5秒前
感动从霜完成签到,获得积分20
5秒前
6秒前
7秒前
李健应助西洲长风采纳,获得10
7秒前
Owen应助moodys采纳,获得10
7秒前
蜗牛爱学习完成签到 ,获得积分10
7秒前
smart完成签到,获得积分20
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
NexusExplorer应助高高的蜗牛采纳,获得10
9秒前
洞悉发布了新的文献求助10
10秒前
王玉丽完成签到,获得积分10
10秒前
zoey发布了新的文献求助10
10秒前
跳不起来的大神完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
幽默的山柏完成签到,获得积分20
12秒前
13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
Resistance Spot Welding Dataset for Automobile Body-in-White Quality Analysis 748
日本現代怪異事典 副読本 700
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 650
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
Models for the coupled atmosphere and ocean 600
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7387339
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8993970
关于积分的说明 19135819
捐赠科研通 7024066
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3228039
关于科研通互助平台的介绍 2390698
邀请新用户注册赠送积分活动 2209125