Человеческий мозг состоит из миллиардов нейронов, каждый из которых соединен с другими тысячами соединений. Исследователи пытаются копировать его работу с помощью полупроводниковых схем, однако обычная электроника не справляется с воссозданием чрезвычайно сложной маршрутизации

Команда исследователей из США решила заменить электрические сигналы светом. Они напечатали кремниевый чип, который распределяет оптические сигналы через миниатюрную нейронную сеть.

Чтобы ограничить направление света, в нем используются специальные волноводы — по ним фотоны текут как электроны по проводам. Как сообщает Science Daily, волноводы изготовлены из нитрида кремния и имеют ширину 800 нм и толщину в 400 нм.

В разработанной схеме они уложены в два слоя, но ее можно масштабировать, добавляя новые. Соединенные волноводы образуют трехмерную сетку с десятью входами и десятью выходами. Свет лазера направляется в чип через оптическое волокно.

Авторы смогли добиться сложной маршрутизации сигналов. Они продемонстрировали две схемы управления выходной мощностью: однородную, когда каждый выход получает одинаковую мощность, и «колоколообразную», когда максимальную мощность получают средние выходы.

Анализ работы устройства показал, что его выходные данные очень однородны, с низкой частотой ошибок. Система успешно распознавала изображения цифр и предметов одежды.

По словам исследователей, разработка достигает двух важных результатов. Во-первых, удалось использовать третье измерение для оптической связи. Во-вторых, разработана новая методика измерения эффективности фотонных нейросетей.

Оптические нейросети позволят решать сложные задачи, такие как быстрое распознавание образов и анализ данных. В отличие от полупроводниковых, их работа не будет искажаться из-за помех электрического заряда.

Важным шагом к реализации оптических компьютеров стала разработка исследователей из Калифорнии. Они создали «нанопрожектор» из кристаллов серебра. Благодаря эффекту, известному как туннелирование электронов, устройство способно испускать свет.