删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
光神经计算器件、架构与算法综述
本站小编 Free考研考试/2022-01-01
脑科学与类脑研究是国际必争战略性前沿。类脑计算是模拟和借鉴人脑的神经系统结构和信息处理过程,构建出具有学习能力的超低功耗新型计算系统,与冯诺依曼体系架构相比,具有颠覆性创新。微电子技术在类脑计算领域取得重要进展,受限于电子瓶颈及摩尔定律终结,难以进一步提升速度及能效。光神经形态计算具有超快速、超低功耗等优势,开辟了类脑计算的新方向,在光子神经网络加速器、光子智能芯片、无人驾驶、边缘计算等方面具有巨大的潜在应用价值,有望推动新一轮产业革命。但目前在国际上属于起步探索阶段,尚未公认的技术方案,仍需大力探索与发展。
西安电子科技大学郝跃院士研究团队的项水英教授等人面向世界科技前沿,致力于研究全光类脑计算理论及关键技术。开展半导体激光器与类脑计算交叉研究,提出了人工神经元和突触器件的光学实现方法、发展了光神经形态计算理论及算法、提出了“神经元-突触-学习算法”全光脉冲神经元网络框架及一体化理论模型,实现了光脉冲神经网络无监督/监督学习算法、模式识别、联想记忆、声源定位、储备池计算、增强学习等。研究工作有望实现超快速、超低功耗全光计算范式,为光神经形态计算理论及算法、集成技术及芯片研制等奠定理论基础,推动全光类脑计算创新发展。
以上研究工作得到国家自然科学基金优秀青年科学基金项目、国家自然科学基金面上项目、博士后创新人才支持计划等资助。
图. 基于光子器件的全光脉冲神经网络架构及无监督学习算法。
A review: Photonics devices, architectures, and algorithms for optical neural computing
Shuiying Xiang, Yanan Han, Ziwei Song, Xingxing Guo, Yahui Zhang, Zhenxing Ren, Suhong Wang, Yuanting Ma, Weiwen Zou, Bowen Ma, Shaofu Xu, Jianji Dong, Hailong Zhou, Quansheng Ren, Tao Deng, Yan Liu, Genquan Han, Yue Hao
J. Semicond. 2021, 42(2): 023105
doi: 10.1088/1674-4926/42/2/023105
Full Text: http://www.jos.ac.cn/article/doi/10.1088/1674-4926/42/2/023105?pageType=en
相关话题/计算 光子 神经 创新 技术
基于光子晶体纳米束微腔的硅基片上集成器件
集成电路行业一直在摩尔定律的驱动下,以实现更快的运行速度、更少的功耗和更低的成本为发展目标。然而,随着“后摩尔时代”的到来,金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)技术节点正在向纳米级逐步缩小,器件的特征尺寸已经触及到物理规律的极限。硅基光子集成器件以其集成度高、尺寸小、与微电子工艺相兼容等优 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01神经形态视觉传感器:原理、进展和展望
人类视觉系统能够在复杂环境下识别各种物体和感知视觉信息,这启发了人们通过电子器件来发展仿生视觉系统从而实现未来的人工视觉。人工视觉系统一般由图像传感器(感知视觉输入作为数字图片)、存储单元(存储视觉信息)和处理单元(执行复杂的图像处理任务,例如模式识别和目标检测)组成。目前的人工视觉系统,最先进的图 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01电解质晶体管在神经形态计算中的应用
随着人类社会数据量的急剧增加以及数据类型复杂程度的提高,传统冯诺依曼架构计算系统由于存储墙限制越来越难以满足需求。在大数据时代,类似于人脑的神经网络型信息处理模式效率将会明显优于传统架构计算机,开发符合神经形态计算特性的电子器件进而构建大规模人工神经网络,成为未来信息科技发展的一个重要方向。人工突触 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01忆阻交叉阵列的乘法累加运算用于模拟计算
忆阻器现在正成为非冯诺依曼存内计算体系结构的基石之一。通过将数值矩阵映射为忆阻器十字交叉阵列中每一个节点的模拟式电导值,可以基于欧姆定律和基尔霍夫定律以大规模并行方式执行有效的乘法累加(Multiply Accumulate, MAC)运算。近年来,基于忆阻器的存内计算加速器受到了学术界和工业界的广 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01用于新型存储和神经形态计算的忆阻器
阻变存储器(RRAM)又称为忆阻器,其具有非常简单的两端器件结构,几乎满足了易失性存储器、非易失性存储器和神经形态特征的所有基本要求。目前正对一系列材料(如生物材料、钙钛矿、二维材料、过渡金属氧化物)的存储和神经形态行为进行研究。在本综述中,韩国汉阳大学材料科学与工程系Changhwan Choi教 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01北理工在钙钛矿量子点显示技术研究方面取得重要进展
量子点是一类重要的半导体纳米光电材料,具有发光效率高、光谱可调、可溶液法制备等突出特点,在照明显示、探测成像、生物标记等领域具有广泛的应用前景。在显示领域,量子点可与LCD、OLED、Micro-LED等新型显示技术结合,显著提高色彩品质,简化制造工艺,成为显示领域重要的前沿技术之一。目前,搭载量子 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01清华微电子所研制出基于动态忆阻器的新型储备池计算系统
储备池计算(Reservoir Computing, RC)是一种适用于处理时序信号的高效人工神经网络,其衍生于传统的递归神经网络(RNN),但具有更低的训练代价和更简易的硬件实现,已经在动态系统识别、时间序列预测等领域得到广泛应用。最新研究发现,复杂连接的递归神经网络可以被一个非线性的动态物理系统 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01具有数字辅助分布驱动器和集成CDR的50Gb/s PAM4硅光子发射机
移动互联网和云计算带来不断增长的大数据需求,而超大规模数据中心和高性能计算机依赖光互连硬件的支撑。应对光模块对于高带宽、小尺寸和高密度的要求,其核心光电收发芯片的发展趋势是低功耗和高集成度。硅基光电子在CMOS兼容工艺中集成高速电路、光路和光电器件,特别是基于新结构硅光子器件协同设计高速CMOS电路 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01基于时间域量化技术的高速高带宽时间交织ADC
支持高输入带宽的高速模数转换器(ADC)是光通信、雷达、高速示波器等应用的核心器件,长期被国外垄断。传统的电压域ADC由于受限的单通道转换速率及可观的输入电容,导致其在时间交织结构中面临低输入带宽、高功耗、大芯片面积等诸多难题及挑战。得益于集成电路加工工艺的提升,高度数字化的时间域量化技术无论在转换 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01超低开启大功率GaN微波二极管技术突破与快速产品化
微波二极管是整流、限幅、检波、开关等微波电路的核心器件。大功率微波二极管是当前微波传能接收端整流、抗大功率微波损伤限幅器等急需的核心器件。宽禁带半导体GaN在微波大功率方面具有得天独厚的优势,然而宽禁带带来的高开启电压、高位错密度带来的漏电大可靠性差等关键难题一直是制约GaN微波二极管发展的核心技术 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01