Китайские исследователи разработали цифровую двойную оптическую вычислительную систему

Репортаж от Wedoany，Китайские исследователи разработали цифровую двойную оптическую вычислительную систему (Digital Twin Optical Computing System, DT-OCS), направленную на преодоление исследовательского узкого места, связанного с ограниченным доступом к физическому оборудованию в традиционных оптических вычислительных системах. Соответствующие результаты были опубликованы в журнале Opto-Electronic Advances.

На фоне растущих масштабов рабочих нагрузок в области искусственного интеллекта и глубокого обучения оптические вычисления, использующие явления интерференции и дифракции света, демонстрируют потенциал, превосходящий традиционные электронные системы по скорости, энергоэффективности и способности к параллельной обработке. Однако разработка задач для традиционных оптических вычислительных систем сильно зависит от прямого доступа к физическому оборудованию. Исследователям часто приходится стоять в очереди для использования устройств, многократно настраивать параметры и калибровать ошибки, а после использования одним человеком состояние системы необходимо сбрасывать, что приводит к низкой эффективности параллельных исследований и высоким затратам на пробные эксперименты.

Для решения этого узкого места исследовательская группа создала цифровую двойную модель, которая позволяет полностью воспроизводить в программном обеспечении входные-выходные отклики физической оптической вычислительной системы при различных конфигурациях параметров. Группа описывает DT-OCS как высокоточный симулятор, позволяющий исследователям проводить разработку и проверку без непосредственного контакта с физическим оборудованием.

Исследовательская группа объединила DT-OCS с высокоскоростной оптической вычислительной системой и чипом для вычисления признаков на основе кремниевой фотоники, протестировав систему на задачах классификации изображений и последовательного принятия решений. Результаты показали, что параметры конфигурации, обученные и оптимизированные в цифровом двойнике, могут быть напрямую перенесены на физическую систему без дополнительной настройки. Производительность задач на физическом оборудовании хорошо согласуется с прогнозами цифровой модели, что подтверждает точность и переносимость данного метода. Поскольку обучение и оптимизация в основном происходят в цифровой области, несколько исследователей могут одновременно разрабатывать различные задачи, не дожидаясь очереди для использования общего оборудования.

Исследовательская группа опубликовала фреймворк DT-OCS и соответствующие наборы данных, стремясь сделать его «воспроизводимым, доступным и масштабируемым программным ресурсом для более широкого обмена и проверки». Этот открытый подход превращает оптические вычисления из специализированного ресурса, ограниченного доступностью оборудования, в более близкую к совместному и воспроизводимому исследовательскую платформу. Исследователи считают, что в будущем оптические вычислительные системы должны объединять физическое оборудование с открытыми цифровыми моделями, обеспечивающими эквивалентное вычислительное поведение, и проводят аналогию с современным транспортом, который зависит как от физических дорог, так и от цифровых карт, указывая, что зрелым оптическим вычислительным платформам в будущем также потребуется аналогичная двойная структура.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com