Ученые с физического факультета Варшавского университета (UW) и Польской академии наук (PAN) использовали фотоны для создания пульсирующего нейрона — основного элемента будущего процессора фотонной нейронной сети. О результатах работы польских ученых можно прочитать в последнем издании Laser and Photonics Review.
Человеческий мозг состоит из 100 миллиардов нейронов, каждый из которых образует в среднем несколько тысяч связей с другими нервными клетками. Это создает сеть из примерно 100 триллионов связей, позволяя нашему мозгу выполнять триллионы операций в секунду, потребляя всего 20-25 ватт энергии, отмечают исследователи, добавляя, что для сравнения, обычные процессоры потребляют в десять раз больше энергии для распознавания всего лишь тысячи различных типов объектов.
Исследователи с физического факультета UW и Польской академии наук предложили использовать фотоны таким образом, чтобы можно было создавать импульсные нейронные сети. Доктор Кшиштоф Тышка с физического факультета UW подчеркивает, что фотонные системы обеспечивают связь со скоростью света, низкие потери и низкое потребление энергии. Преимущество фотонов в том, что их распространение происходит практически без потери энергии. К сожалению, поскольку они взаимодействуют друг с другом относительно слабо, их трудно использовать для выполнения вычислительных операций по аналогии с электронными системами.
Поэтому исследователи решили использовать решение, в котором фотоны сильно взаимодействуют с частицами очень низкой массы, называемыми экситонами.
Сильное взаимодействие достигается путем помещения фотонов и экситонов вместе в оптический микрорезонатор. Эта процедура стимулирует циклический обмен энергией между ними. «Этот тип синергии настолько устойчив, что физики называют его квазичастицей, сокращенно называемой поляритоном», объясняет профессор Барбара Пентка из лаборатории поляритонов на физическом факультете UW.
Исследователи отметили, что при возбуждении поляритонов лазерными импульсами они испускают импульсы света, напоминающие пульсацию биологических нейронов.
Адриан Анджеевски