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Neural Network Calculations at the Speed of Light Using Optical Vector-Matrix Multiplication and Optoelectronic Activation 광학 벡터-행렬 곱셈 및 광전자 활성화를 사용하여 빛의 속도로 신경망 계산

Naoki HATTORI, Jun SHIOMI, Yutaka MASUDA, Tohru ISHIHARA, Akihiko SHINYA, Masaya NOTOMI

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요약 :

집적 나노포토닉스 기술의 급속한 발전으로 인해 광신경망 구조가 폭넓게 연구되고 있다. 광신경망은 광신호를 네트워크에 전파하는 것만으로도 추론 처리를 완료할 수 있기 때문에 전자공학만으로 구현한 인공신경망(ANN)보다 XNUMX배 이상 빠른 속도가 기대된다. 본 논문에서는 초광대역으로 빛의 속도로 추론 처리를 가능하게 하는 파장 분할 다중화를 이용한 광 벡터 행렬 곱셈(VMM) 회로를 먼저 제안한다. 다음으로 본 논문에서는 속도 성능을 희생하지 않고 추론 처리의 정확성을 크게 향상시키는 일괄 정규화 및 활성화 기능을 위한 광전자 회로 구현을 제안합니다. 마지막으로 기계 학습을 위한 가상 환경과 광전자 회로 시뮬레이터를 사용하여 광전자 ANN 회로의 초고속 및 정확한 작동을 시연합니다.

발행
IEICE TRANSACTIONS on Fundamentals Vol.E104-A No.11 pp.1477-1487
발행일
2021/11/01
공개일
2021/05/17
온라인 ISSN
1745-1337
DOI
10.1587/transfun.2020KEP0016
원고의 종류
Special Section PAPER (Special Section on Circuits and Systems)
범주

작성자

Naoki HATTORI
  Nagoya University
Jun SHIOMI
  Kyoto University
Yutaka MASUDA
  Nagoya University
Tohru ISHIHARA
  Nagoya University
Akihiko SHINYA
  NTT Nanophotonics Center,NTT Basic Research Laboratories
Masaya NOTOMI
  NTT Nanophotonics Center,NTT Basic Research Laboratories

키워드