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美研發(fā)“光子神經(jīng)元”運算系統(tǒng)

閱讀:319發(fā)布時間:2011-7-23

據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)7月19日報道,美國普林斯頓大學(xué)和航空與國防技術(shù)公司洛克希德·馬丁公司合作,正在進(jìn)行一項名為“光子神經(jīng)元”(photonic neuron)的計劃,旨在用一種光纖計算設(shè)備模擬腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運算模式,開發(fā)出一種幾乎瞬間就能作出決策的數(shù)字系統(tǒng)。
該計劃開始于2008年,由普林斯頓電學(xué)工程教授鮑爾·布拉克諾和洛克希德·馬丁公司*技術(shù)實驗室基礎(chǔ)工程師、神經(jīng)科學(xué)家大衛(wèi)·羅森布魯斯領(lǐng)導(dǎo)。
無論是大腦中的還是外圍神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)元,都和其他神經(jīng)元互相連接,通過電脈沖彼此溝通。神經(jīng)元接收到一個電脈沖,然后決定是否發(fā)出自身信號,把信息傳給余下的網(wǎng)絡(luò)。這就是神經(jīng)計算的基礎(chǔ)。

在緊急時刻,人或動物都要迅速作出決策:如一只瞪羚被一只非洲獵豹追逐時,必須在瞬間決定向左跑還是向右跑;面對飛過來的棒球,棒球選手也必須在幾分之一秒內(nèi)根據(jù)各種跡象判斷如何揮擊。這種腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在生死關(guān)頭的剎那計算,為光子計算的工作原理提供了線索。

“我們正在把各種典型的神經(jīng)信息處理方式,如學(xué)習(xí)、抑制行為轉(zhuǎn)移到光纖電路中,但這不是在努力復(fù)制大腦中的東西,而是模擬大腦中的運算,并以計算機的純數(shù)字系統(tǒng)方式實現(xiàn)。”羅森布魯斯說。

此外,研究人員也一直在尋找突破電路本身速度限制的方法。如果使用電流,信息處理速度還要受導(dǎo)線電阻這一*限制,如果不用電導(dǎo)線而用光纖,信息就能以接近光速傳播。在傳統(tǒng)光纖通訊中,只在遠(yuǎn)距傳輸過程中以光的形式傳輸信息,到達(dá)目的地后還要經(jīng)過信息轉(zhuǎn)換過程將光子信息轉(zhuǎn)換為電子來處理。而在新實驗中,仍以光代碼形式來處理信息,這要比用電流快得多。

盡管模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運算模型和光纖網(wǎng)絡(luò)所用的有很多不同的變量,但它們在整體方程上非常相似。“當(dāng)我們輸入方程后,它們確實能運行起來。”布拉克諾說。

研究人員指出,借用神經(jīng)電路的計算概念,是為了突出它能幫助人們和組織機構(gòu)作出超快決策。如果該項目成功,會讓計算機幾乎瞬間就能完成計算。比如在危急時刻,能通過無線電信號找出恐怖分子,讓噴氣機決定是否彈出駕駛員;還能迅速處理大量數(shù)據(jù),比如通過視頻信號操縱無人駕駛汽車,審查基因數(shù)據(jù)找出對抗疾病的線索等

 


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