基于单个VCSEL和两个马赫-泽恩德调制器的储计算系统的输入和储层的光子实现
Optics express
|June 11, 2024
概括
本研究介绍了一种新的光子储库计算 (RC) 系统,该系统光学地集成了输入和储库层. 这一进步显著提高了下一代机器学习硬件的信息处理速度.
科学领域:
- 光电学是指光电子产品.
- 机器学习硬件 机器学习硬件
背景情况:
- 储计算 (RC) 为机器学习提供了更低的功耗和更快的速度.
- 目前的光子RC系统仅通过实现储存层而受到限制,阻碍了处理速度.
研究的目的:
- 建议采用光子实现一个VMM-RC系统,其中集成光输入和容器层.
- 为了研究不同的面具信号对系统性能的影响.
主要方法:
- 一个VMM-RC系统是使用单个垂直腔表面发射激光 (VCSEL) 和两个马赫十度调制器 (MZM) 设计的.
- 线性矩阵计算 (输入) 和非线性计算 (储备) 单元都在光学领域实施.
- 分析了二级,六级和混沌面具信号的影响.
主要成果:
- 通过更复杂的面具信号,系统性能得到了提高.
- 实现了0.0020 (模拟) 和0.0456 (实验) 的最小规范平均平方误差 (NMSE),用于混乱的时间序列预测.
- 在手写数字识别方面达到0.0677的最低文字错误率 (WER).
结论:
- 拟议的VMM-RC系统通过光学实现输入层和储存层来克服光子RC的局限性.
- 这种方法显著提高光子RC系统的信息处理速度.
- 这些发现为先进的光子机器学习硬件铺平了道路.


