Учёные создали лазерный нейрон, работающий в миллиард раз быстрее естественного аналога

Исследователи из Китайского университета Гонконга создали искусственный нейрон на основе лазера, способный имитировать работу биологического градуированного нейрона, но с гигантской скоростью — 10 Гбод. Он способен за одну секунду обработать данные о 100 миллионах сердечных сокращений или проанализировать почти 35 миллионов рукописных цифр.

Что было до лазерного нейрона

Лазерные искусственные нейроны реагируют на входные сигналы по принципу биологических нейронов. Они рассматриваются как перспективный способ ускорения вычислений благодаря высокой скорости обработки и низкому энергопотреблению. Однако до недавнего времени исследования сосредотачивались преимущественно на фотонных импульсных нейронах.

Эти устройства имеют ряд ограничений: низкую скорость реакции, риск потери информации и необходимость дополнительных лазерных источников и модуляторов. Медлительность фотонных импульсных нейронов связана с использованием входных импульсов для управления секцией усиления лазера, что создаёт задержки и снижает общую скорость.

Что сделали китайские учёные

Для лазерного нейрона команда учёных применила иной подход. Они направили радиочастотные сигналы в секцию насыщающегося поглощения квантового точечного лазера, устранив задержки. Кроме того, учёные разработали высокоскоростные радиочастотные прокладки для повышения скорости и энергоэффективности системы.

В ходе испытаний устройство продемонстрировало точность 98,4% при выявлении аритмических паттернов сердцебиения. Исследователи полагают, что их разработка может найти применение в системах ИИ, особенно там, где требуется мгновенная обработка данных и принятие решений. В будущем они планируют объединить несколько таких нейронов в сеть, что позволит ещё больше приблизить технологию к принципам работы человеческого мозга.