Neuromorphic photonic networks using silicon photonic weight banks

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作者
Alexander N. Tait,Thomas Ferreira de Lima,Ellen Zhou,Allie X. Wu,Mitchell A. Nahmias,Bhavin J. Shastri,Paul R. Prucnal
出处
期刊:Scientific Reports [Springer Nature]
卷期号:7 (1) 被引量:659
标识
DOI:10.1038/s41598-017-07754-z
摘要

Photonic systems for high-performance information processing have attracted renewed interest. Neuromorphic silicon photonics has the potential to integrate processing functions that vastly exceed the capabilities of electronics. We report first observations of a recurrent silicon photonic neural network, in which connections are configured by microring weight banks. A mathematical isomorphism between the silicon photonic circuit and a continuous neural network model is demonstrated through dynamical bifurcation analysis. Exploiting this isomorphism, a simulated 24-node silicon photonic neural network is programmed using "neural compiler" to solve a differential system emulation task. A 294-fold acceleration against a conventional benchmark is predicted. We also propose and derive power consumption analysis for modulator-class neurons that, as opposed to laser-class neurons, are compatible with silicon photonic platforms. At increased scale, Neuromorphic silicon photonics could access new regimes of ultrafast information processing for radio, control, and scientific computing.
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