Potęga ludzkiego mózgu:

Tworzy to sieć około 100 bilionów połączeń, co pozwala na wykonywanie trylionów operacji na sekundę, przy użyciu zaledwie 20-25 watów mocy (około tyle zużywa żarówka). Sztuczne sieci neuronowe oparte o procesory elektroniczne potrzebują 10 razy więcej energii do rozpoznania 1000 obiektów. Dodatkowo mózg człowieka jest w stanie wykonywać obliczenia równolegle, np. jednocześnie rozpoznawać obrazy, rozumieć mowę i sterować ruchem.

Reklama

Fotoniczny sztuczny neuron:

Naukowcy już od lat 60 XX. wieku próbują stworzyć sztuczne neurony, które naśladują ludzki mózg. Najnowsze technologie oparte są o algorytmiczne sieci neuronowe wykorzystujące moc obliczeniową procesorów elektronicznych. Polscy badacze chcą przełamać ten paradygmat. Jako pierwsi zaobserwowali, że fotony w oddziaływaniu z pewnymi cząsteczkami oraz wzbudzone impulsami laserowymi emitują impulsy światła przypominające pulsowanie biologicznych neuronów. Daje to podstawy do opracowywania fotonicznych sztucznych neuronów. Technologię bada zespół z Instytutu Fizyki PAN (IF PAN) oraz Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.

Fotoniczny sztuczny neuron działa w oparciu o impulsy światła naśladując pulsowanie neuronów człowieka. Sieć neuronowa zbudowana z takich neuronów pozwoliłaby na komunikację z prędkością światła. Dodatkowo są bardziej efektywne energetycznie w porównaniu do aktualnie wykorzystywanych procesorów.

Choć fotony oddziałują ze sobą relatywnie słabo, naukowcy wzmocnili to oddziaływanie, wykorzystując cząsteczki o bardzo małej masie – ekscytony. Dzięki umieszczeniu fotonów i ekscytonów razem w optycznej mikrownęce uzyskiwana jest trwała energia, która tworzy kwazicząsteczkę - polaryton.

Polarytony, w odpowiednich warunkach, mogą przejść w stan skupienia, co pozwala na tworzenie kryształów i sieci neuronowych. Obecnie jest to możliwe w warunkach bardzo niskich temperatur. Kolejny etap badań to przeniesienie eksperymentu do temperatury pokojowej. W tym celu muszą powstać nowe materiały pozwalające na uzyskanie stanu skupienia polarytonów w wysokich temperaturach. Istotnym elementem prac badawczych jest również analiza możliwości sterowania kierunkiem emisji fotonów. Umożliwi to zmiany w schemacie połączeń fotonicznej sieci neuronowej i dostosowanie jej do różnych potrzeb.