據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的研究人員研制出一種硅芯片，它精準(zhǔn)分發(fā)光信號的能力，為未來的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究提供了一種潛在設(shè)計方法。

人腦擁有數(shù)十億神經(jīng)元(神經(jīng)細(xì)胞)，每個神經(jīng)元之間都存在著上千個連接點。許多研究項目致力于制造人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電路來模擬大腦，但是，像半導(dǎo)體電路這類傳統(tǒng)電子器件，通常無法滿足正常運作的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中極其復(fù)雜的線路需求。

NIST團(tuán)隊建議使用光取代電流作為信號媒介。在解決復(fù)雜問題方面，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已展示出卓越的能力，比如快速識別模式類型和精確分析數(shù)據(jù)等。光的應(yīng)用則將進(jìn)一步加快信號傳播速度，并消除電荷干擾。

NIST團(tuán)隊物理學(xué)家杰夫·奇利斯說：“光的優(yōu)點在于可進(jìn)一步優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能，使其能進(jìn)行精確的科學(xué)性數(shù)據(jù)分析，例如搜索類地行星以及用于量子信息科學(xué)等，并加速高智能無人駕駛汽車控制系統(tǒng)的開發(fā)研究。”

據(jù)報道，NIST設(shè)計的芯片通過兩層光子波導(dǎo)的垂直堆疊，攻克了光信號應(yīng)用中的主要難題。這種結(jié)構(gòu)將光限制于狹小的路線中進(jìn)行光信號路由，這很大程度上類似于采用電線路由電信號。這種三維設(shè)計使復(fù)雜的路由機(jī)制得以運行，進(jìn)而完成模仿神經(jīng)系統(tǒng)運作過程的必要步驟。

研究人員表示，激光通過光纖傳輸?shù)叫酒?。根?jù)選定的光的強(qiáng)度以及分布模式，芯片會將每個輸入路由到輸出組。為評估輸出結(jié)果，他們制作出輸出信號的圖像。結(jié)果表明，該種方法的最終輸出高度均勻，誤差率低，實現(xiàn)了精準(zhǔn)的功率分布。

研究團(tuán)隊表示，他們真正做到了兩件事。一是開始運用三維設(shè)計模型實現(xiàn)傳輸中更多的光學(xué)連接;另外，新型測量技術(shù)的成功開發(fā)使得光子系統(tǒng)中眾多設(shè)備的特性得以體現(xiàn)。隨著人們對于光電子神經(jīng)系統(tǒng)的大規(guī)模深入研究，這兩種突破將會起到至關(guān)重要的作用。