Fotonli neyrotarmoq tanib olish aniqligi bo‘yicha raqamli analoglardan o‘zib ketdi.

Xitoylik olimlar yorug‘lik difraksiyasi va optik o‘zaro ta’sirlar tufayli hisob-kitoblar "uchib ketayotganda" amalga oshiriladigan foton neyron tarmog‘ini taqdim etdilar. Shimoli-g‘arbiy politexnika universiteti va Janubi-sharqiy Xitoy universiteti tadqiqotchilari tomonidan ishlab chiqilgan arxitektura Extreme Learning Machine (ELM) kontseptsiyasiga asoslangan - bu neyron tarmoqlarining bir turi bo‘lib, unda o‘rganish faqat chiqish tarozilarida amalga oshiriladi. Biroq, asosiy farq shundaki, yashirin qatlam dasturiy simulyatsiya orqali emas, balki fizik optik jarayonlar yordamida amalga oshiriladi. Tarmoqdagi har bir neyron bir vaqtning o‘zida bir nechta yorug‘lik yo‘llari orqali signallarni qabul qiladi - bu foton multisinapslari deb ataladi.

Bunday konfiguratsiya nafaqat tanib olishning yuqori aniqligini beradi, balki ishni sezilarli darajada tezlashtiradi. Tizim MNIST ma’lumotlar to‘plamida (qo‘lda yozilgan raqamlarni aniqlash) 99,79%, Fashion-MNISTda (kiyim tasvirlari) 98,26% va CIFAR-10 murakkab ma’lumotlar to‘plamida (obyektlarning rangli fotosuratlari) 90,29% aniqlikka erishdi. Bu ko‘pchilik arxitekturalardan yuqori.

Muvaffaqiyatning asosiy omillaridan biri "multisinaptik" optikadan foydalanishdir. Neyronlar o‘rtasidagi yagona bog‘lanish o‘rniga bu yerda ko‘plab parallel yo‘llar qo‘llaniladi, ular kirish tasvirining takrorlanishi natijasida hosil bo‘ladi va turli trayektoriyalar bo‘ylab yo‘naltiriladi. Bunday yondashuv shovqinga chidamlilikni oshiradi, ma’lumotlarni aniq uzatishni ta’minlaydi va raqamli modellashtirishsiz o‘rganishni yaxshilaydi.

Hisoblashlarning fizik amalga oshirilishi tufayli modelni o‘rganish atigi bir necha soniya davom etadi. Energiya sarfi bitta ko‘paytirish-qo‘shish amaliga attojoul darajasida o‘lchanadi - bu zamonaviy raqamli chiplarga nisbatan bir necha baravar past. Unumdorlik 2,89 TOPS/s ga yetadi, bu esa arxitekturani energiya tejamkor sun’iy intellekt qurilmalari uchun istiqbolli qiladi.

Bundan tashqari, foton tarmog‘i murakkab dasturiy ta’limni talab qilmaydi - uning butun tuzilishi yorug‘lik difraksiyasi tufayli shakllanadi va o‘rganish faqat chiqish ma’lumotlarini raqamli qayta ishlash darajasida sodir bo‘ladi. Bu uskunalarga bo‘lgan talabni keskin kamaytiradi va optika asosida ixcham qurilmalar yaratish imkonini beradi.