Категории: Технологии

Нейросеть, застывшая в стекле

Лайнуть/Поделиться

Нет, это не статья по типу “Адский муравей, застрявший в янтаре, мучил свою жертву 99 миллионов лет” или “Идеально сохранившиеся» нейроны, обнаруженные в мозгу, запеченном во время извержения Везувия 2000 лет назад“. В этот раз группе учёных из университета Висконсина, Массачусетского технологического и Колумбийского университетов удалось реализовать искусственную нейронную сеть, распознающую цифры, в виде микроскопической стеклянной пластинки. Для работы ей не требуется ни электропитание, ни подключение к каким-либо другим устройствам — фактически это автономный аналоговый компьютер, который будет работать до тех пор, пока сохраняется его целостность.

Искусственные нейросети состоят из множества синтетических нейронов, которые активируются, если совокупная величина сигналов на их входах превышает некое пороговое значение. Нейроны соединены между собой связями, имеющими определённые весовые коэффициенты (т. е. вклад одних сигналов в срабатывание функции активации — больше, а других — меньше).

Чтобы создать аналогичную структуру в стекле, в него добавили инородные включения — частицы графена и пузырьки воздуха. Расположение и форма этих включений эквивалентны функциям активации и весовым коэффициентам связей. Так, графен — материал с нелинейными оптическими свойствами — начинает пропускать свет только после того, как его интенсивность достигает определённой величины, а до этого остаётся непрозрачным.

Нейросеть изначально была обучена на компьютере и лишь затем воплощена в стекле. Но учёные отмечают, что есть технологии, позволяющие реализовать обучение прямо на месте, за счёт использования оптических материалов с изменяемыми свойствами.

Для подачи на вход нейросети двухмерное изображение рукописной цифры размером 20 × 20 пикселей заменяют на одномерное (фактически колонки пикселей выстраивают в линию). Включения в стекле преобразуют фронт световой волны таким образом, что энергия концентрируется в одной из десяти областей, соответствующих цифрам.

Нейросеть, обученная на пяти тысячах изображений, корректно распознаёт цифры в 79 случаях из 100. Авторы статьи утверждают, что могли бы добиться лучшего результата, если бы не ограничения, связанные с процессом изготовления стекла.

Физический размер пластинки — 80λ на 20λ, где λ — длина волны света, используемой для представления информации. Теоретически на распространение волны может влиять каждый атом, хотя на практике вряд ли удастся использовать включения размером меньше 10 нм. Но даже при таком масштабе потенциальное количество весов превышает 10 миллиардов на квадратный миллиметр.

Учёные предполагают, что быстрые и миниатюрные нейросетевые вычислители, которым для работы достаточно света, могут быть использованы в «широком спектре информационных устройств». Учитывая, что исследование финансировалось DARPA, нельзя исключать и военное применение технологии.

DOI: 10.1364/PRJ.7.000823 | Текст: BootSect(Пикабу) | Мы на платформах:

Редакция

Опубликовала
Редакция
Метки: ИНС

Недавние публикации

Оливия Гордон: «Шанс на жизнь. Как современная медицина спасает еще не рожденных и новорожденных». Рецензия

Рецензия врача-акушера-гинеколога, Анастасии Дегтевой. «Шанс на жизнь» Оливии Гордон — книга-благодарность, книга-дань уважения всем врачам,… Читать далее

25/01/2021

Анализ колец деревьев позволил реконструировать тысячелетия солнечной активности

Исследователи провели радиоуглеродный анализ колец деревьев и смогли воспроизвести 11-летние циклы солнечной активности с 966… Читать далее

25/01/2021

Больше глюкозы в нейроне – дольше продолжительность жизни

Большое количество глюкозы вредит организму, но ее недостаток тоже не сулит ничего хорошего. Наблюдая за… Читать далее

24/01/2021

Двулистник Грея (Skeleton Flower) становится прозрачным во время дождя. Видео

Земля является домом для многих интересных видов цветов. Однако не всем из нас посчастливилось увидеть эти… Читать далее

23/01/2021

Разрабатывается инъекционный препарат от передозировки марихуаной за $850 000

По оценкам, количество обращений в отделения неотложной помощи из-за передозировки каннабисом в США утроилось в… Читать далее

22/01/2021

Люди с геном неандертальца рожают больше детей

Рецептор прогестерона неандертальцев благоприятно влияет на фертильность. Каждая третья женщина в Европе унаследовала рецептор прогестерона… Читать далее

22/01/2021