NTT dhe Universiteti i Tokios zhvillojnë inteligjencën artificiale kompjuterike optike të parë në botë duke përdorur një algoritëm të frymëzuar nga truri i njeriut

Bashkëpunimi avancon aplikimin praktik të AI me fuqi të ulët dhe me shpejtësi të lartë bazuar në llogaritjen optike

TOKIO – (TELI BIZNES)–#TechforMirë-Korporata NTT (Presidenti dhe CEO: Akira Shimada, "NTT") dhe Universiteti i Tokios (Bunkyo-ku, Tokio, President: Teruo Fujii) kanë krijuar një algoritëm të ri mësimi të frymëzuar nga përpunimi i informacionit të trurit që është i përshtatshëm për rrjetet nervore artificiale me shumë shtresa (DNN) duke përdorur operacione analoge. Ky zbulim do të çojë në një reduktim të konsumit të energjisë dhe kohës së llogaritjes për AI. Rezultatet e këtij zhvillimi u publikuan në revistën shkencore britanike Nature Communications më 26 dhjetor^th.

Studiuesit arritën demonstrimin e parë në botë të të mësuarit optik DNN të ekzekutuar në mënyrë efikase duke aplikuar algoritmin në një DNN që përdor llogaritje optike analoge, e cila pritet të mundësojë pajisje të mësimit të makinerive me shpejtësi të lartë dhe me fuqi të ulët. Përveç kësaj, ata kanë arritur performancën më të lartë në botë të një rrjeti nervor artificial me shumë shtresa që përdor operacione analoge.

Në të kaluarën, llogaritjet e të mësuarit me ngarkesë të lartë kryheshin nga llogaritjet dixhitale, por ky rezultat dëshmon se është e mundur të përmirësohet efikasiteti i pjesës mësimore duke përdorur llogaritjet analoge. Në teknologjinë e Rrjetit Neural të Thellë (DNN), një rrjet nervor i përsëritur i quajtur llogaritja e rezervuarit të thellë llogaritet duke supozuar një puls optik si një neuron dhe një unazë optike jolineare si një rrjet nervor me lidhje rekursive. Duke rifutur sinjalin e daljes në të njëjtin qark optik, rrjeti thellohet artificialisht.

Teknologjia DNN mundëson inteligjencën artificiale të avancuar (AI) si përkthimi me makinë, ngarje autonome dhe robotikë. Aktualisht, fuqia dhe koha e kërkuar e llogaritjes po rritet me një ritëm që tejkalon rritjen e performancës së kompjuterëve dixhitalë. Teknologjia DNN, e cila përdor llogaritjet e sinjalit analog (operacionet analoge), pritet të jetë një metodë e realizimit të llogaritjeve me efikasitet të lartë dhe me shpejtësi të lartë të ngjashme me rrjetin nervor të trurit. Bashkëpunimi midis NTT dhe Universitetit të Tokios ka zhvilluar një algoritëm të ri të përshtatshëm për një operacion analog DNN që nuk supozon kuptimin e parametrave të të mësuarit të përfshirë në DNN.

Metoda e propozuar mëson duke ndryshuar parametrat e mësimit bazuar në shtresën përfundimtare të rrjetit dhe transformimin e rastësishëm jolinear të gabimit të sinjalit të dëshiruar të daljes (sinjali i gabimit). Kjo llogaritje e bën më të lehtë zbatimin e llogaritjeve analoge në gjëra të tilla si qarqet optike. Ai gjithashtu mund të përdoret jo vetëm si një model për zbatimin fizik, por edhe si një model i avancuar i përdorur në aplikacione të tilla si përkthimi me makinë dhe modele të ndryshme të AI, duke përfshirë modelin DNN. Ky hulumtim pritet të kontribuojë në zgjidhjen e problemeve të reja që lidhen me informatikën e AI, duke përfshirë konsumin e energjisë dhe rritjen e kohës së llogaritjes.

Përveç ekzaminimit të zbatueshmërisë së metodës së propozuar në këtë punim për probleme specifike, NTT do të promovojë gjithashtu integrimin në shkallë të gjerë dhe në shkallë të vogël të harduerit optik, duke synuar të krijojë një platformë kompjuterike optike me shpejtësi të lartë dhe me fuqi të ulët për të ardhmen optike. rrjetet.

Mbështetje për këtë hulumtim:

JST/CREST mbështeti një pjesë të këtyre rezultateve kërkimore.

Publikimi i revistës:

Revistë: Nature Communications (Versioni online: 26 dhjetor)

Titulli i artikullit: Mësimi i thellë fizik me metodën e trajnimit të frymëzuar biologjikisht: Qasje pa gradient për pajisje fizike

Autorët: Mitsumasa Nakajima, Katsuma Inoue, Kenji Tanaka, Yasuo Kuniyoshi, Toshikazu Hashimoto dhe Kohei Nakajima

Shpjegimi i terminologjisë:

1. Qarku optik: Një qark në të cilin përcjellësit e valëve optike silikoni ose kuarci janë të integruar në një vaferë silikoni duke përdorur teknologjinë e prodhimit të qarkut elektronik. Në komunikim, degëzimi dhe bashkimi i shtigjeve të komunikimit optik kryhet me interferencë optike, multipleksim/demultipleksim të gjatësisë valore dhe të ngjashme.
2. Metoda e përhapjes së pasme (BP): Algoritmi i të mësuarit më i përdorur në mësimin e thellë. Gradientët e peshave (parametrave) në rrjet merren gjatë përhapjes së sinjalit të gabimit prapa, dhe peshat përditësohen në mënyrë që gabimi të bëhet më i vogël. Meqenëse procesi i përhapjes së pasme kërkon transpozim të matricës së peshës së modelit të rrjetit dhe diferencim jolinear, është e vështirë të zbatohet në qarqet analoge, duke përfshirë trurin e një organizmi të gjallë.
3. Llogaritja analoge: Një kompjuter që shpreh vlera reale duke përdorur madhësi fizike si intensiteti dhe faza e dritës dhe drejtimi dhe intensiteti i rrotullimeve magnetike dhe kryen llogaritjet duke i ndryshuar këto madhësi fizike sipas ligjeve të fizikës.
4. Metoda e shtrirjes së reagimit të drejtpërdrejtë (DFA): Një metodë e pseudo-llogaritjes së sinjalit të gabimit të çdo shtrese duke kryer një transformim të rastësishëm jolinear në sinjalin e gabimit të shtresës përfundimtare. Meqenëse nuk kërkon informacion diferencial të modelit të rrjetit dhe mund të llogaritet vetëm me transformim të rastësishëm paralel, ai është i pajtueshëm me llogaritjen analoge.
5. Llogaritja e rezervuarit: Një lloj rrjeti nervor periodik me lidhje të përsëritura në shtresën e fshehur. Karakterizohet nga fiksimi i rastësishëm i lidhjeve në një shtresë të ndërmjetme të quajtur shtresë rezervuari. Në llogaritjen e rezervuarëve të thellë, përpunimi i informacionit kryhet duke lidhur shtresat e rezervuarit në shtresa të shumta.

NTT dhe logoja NTT janë marka tregtare ose marka tregtare të regjistruara të NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE CORPORATION dhe/ose filialeve të saj. Të gjithë emrat e tjerë të produkteve të referuara janë marka tregtare të pronarëve të tyre përkatës. © 2023 NIPPON TELEGRAPH DHE TELEPHONE CORPORATION

kontaktet

Stephen Russell

Wireside Communications®

Për NTT

+ 1-804-362-7484

[email mbrojtur]