Low-power scalable multilayer optoelectronic neural networks enabled with incoherent light

MNIST数据库 计算机科学 可扩展性 人工神经网络 光电探测器 神经形态工程学 深度学习 人工智能 数码产品 计算机硬件 光电子学 电子工程 电气工程 材料科学 数据库 工程类
作者
Anran Song,S. Nikhilesh Kottapalli,Rahul Goyal,Bernhard Schölkopf,Peer Fischer
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1)
标识
DOI:10.1038/s41467-024-55139-4
摘要

Abstract Optical approaches have made great strides towards the goal of high-speed, energy-efficient computing necessary for modern deep learning and AI applications. Read-in and read-out of data, however, limit the overall performance of existing approaches. This study introduces a multilayer optoelectronic computing framework that alternates between optical and optoelectronic layers to implement matrix-vector multiplications and rectified linear functions, respectively. Our framework is designed for real-time, parallelized operations, leveraging 2D arrays of LEDs and photodetectors connected via independent analog electronics. We experimentally demonstrate this approach using a system with a three-layer network with two hidden layers and operate it to recognize images from the MNIST database with a recognition accuracy of 92% and classify classes from a nonlinear spiral data with 86% accuracy. By implementing multiple layers of a deep neural network simultaneously, our approach significantly reduces the number of read-ins and read-outs required and paves the way for scalable optical accelerators requiring ultra low energy.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
乐乐的应助被小黄鱼采纳,获得10
刚刚
pluviophile发布了新的文献求助10
刚刚
zs完成签到 ,获得积分10
刚刚
229完成签到,获得积分10
2秒前
老北京完成签到,获得积分10
3秒前
马骁发布了新的文献求助10
3秒前
美丽的帆布鞋完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
NexusExplorer的应助被不扯先生采纳,获得10
6秒前
8秒前
调皮的醉山完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
10秒前
华仔的应助被简单书芹采纳,获得10
10秒前
英俊的铭的应助被生动尔竹采纳,获得10
10秒前
NexusExplorer的应助被Cc采纳,获得10
10秒前
妮妮妮发布了新的文献求助10
11秒前
13秒前
Jasper的应助被shlw采纳,获得10
14秒前
小黄鱼发布了新的文献求助10
14秒前
枭逍完成签到 ,获得积分10
14秒前
从容的尔云完成签到 ,获得积分10
15秒前
16秒前
16秒前
li发布了新的文献求助10
16秒前
共享精神的应助被liu采纳,获得10
18秒前
binwu完成签到 ,获得积分10
19秒前
鳗鱼白曼发布了新的文献求助10
19秒前
马骁完成签到,获得积分10
20秒前
情怀的应助被mojiali采纳,获得10
20秒前
不扯先生发布了新的文献求助10
21秒前
22秒前
NexusExplorer的应助被Hijack采纳,获得10
23秒前
23秒前
pluviophile完成签到,获得积分10
24秒前
张天成发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
liu完成签到,获得积分10
25秒前
李新颖完成签到 ,获得积分10
26秒前
26秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Linear Model and Extensions 5000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
Guidelines for fracture-safe and fatigue-reliable design of steel structures 600
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7983166
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9443600
关于积分的说明 21086689
捐赠科研通 7558010
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3376433
关于科研通互助平台的介绍 2510645
邀请新用户注册赠送积分活动 2409677