Tien ‘invoerneuronen’ waren elk verbonden met tien ‘uitvoerneuronen’ het geen een vierkant van honderd ‘beeldpunten oplevert (afb: NIST)
Onderzoekers van het Amerikaanse norminstituut NIST hebben laten zien dat het mogelijk is met licht een neuraal netwerk te laten functioneren. Snel als het licht (dus). Om nou te zeggen dat het (voor deze leek; as) spectaculair is… Neuh, niet echt.
Neurale netwerken werken op een manier zoals (we denken dat) hersens functioneren, maar in (onze) hersens zitten miljarden cellen die elk weer met duizenden andere neuronen zijn verbonden. Dat is dus nog knap ingewikkeld. Dat zou met de huidige elektronica lastig te verwezenlijken zijn.
Onderzoekers van het NIST denken dat zoiets met licht beter te doen is. Elektronische neurale netwerken worden al gebruikt om lastige problemen op te lossen zoals die zich voordoen bij patroonherkenning en analyses van gegevens. Als je licht gebruikt ben je de elektrische lading kwijt die aan elektronen ‘kleeft’ en voor problemen kan zorgen. Bovendien is licht veel sneller dan een elektrische stroom en plant zich vrijwel moeiteloos voort.
“Die voordelen kunnen de prestaties van neurale netwerken verbeteren nodig voor de zoektocht naar aardachtige planeten, voor de kwantuminformatica en voor de ontwikkeling van robotbesturing van auto’s”, zegt NIST-onderzoeker Jeff Chiles.
Coderegels
Een conventionele computer werkt met code die geschreven wordt door menselijke programmateurs, terwijl neurale netwerken werken zoals onze hersens (dat denken we althans) waarbij de verbindingen en de sterkte daarvan bepalend zijn voor het herkennen van patronen of stimuli. Een neurale computer zou bestaan uit een complex van neurale netwerken. De onderzoekers fabriceerden een tweelagige golfgeleider om de optische signalen te kunnen dirigeren.
Van die gestapelde golfgeleiders bouwden ze op silicium een ruimtelijke chip van tien invoer’neuronen’ elk verbonden met tien uitvoer’neuronen’. De golfgeleiders zijn van siliciumnitride en 0,8 µm breed en 0,4 µm hoog. Ze ontwikkelden ook programmatuur om automatisch signaalsturing te genereren, waarbij de verbindingssterkte tussen de ‘neuronen’ kan variëren.
Laserlicht werd toegevoerd door glasvezel. Het was het doel de signalen volgens een bepaald patroon te sturen naar de honderd uitvoerneutronen. De signaalsterkte in zo’n ‘neuron’ is dan een maat voor de verbindingssterkte.
Zo slaagden ze er in twee intensiteitspatronen te realiseren: een uniform (alle uitvoerneuronen even sterk) en een ‘klokfunctie’ (helderder in het midden en naar de kant steeds donkerder). De uitvoersignalen werden via een microscooplens op een halfgeleidersensor geprojecteerd en omgezet in ‘plaatjes’. Dat zou een snelle manier zijn om de uitvoer snel en precies te analyseren.
De onderzoekers waren tevreden over het resultaat. Chiles: “We hebben eigenlijk twee dingen gedaan: we hebben de derde dimensie gebruikt om meer connectiviteit te krijgen en we hebben een nieuwe meettechniek ontwikkeld om veel componenten in een lichtsysteem door te meten. Beide zijn cruciaal voor het opschalen naar volwassen optoelektronische neurale netwerken.” Het klinkt me allemaal wat primitief in de oren, maar kennelijk is er op dit moment niks spectaculairders….
Bron: Science Daily