NTT eta Tokioko Unibertsitateak munduko lehen informatika optikoko IA garatzen dute giza garunean inspiratutako algoritmo bat erabiliz

Lankidetzak konputazio optikoan oinarritutako potentzia baxuko eta abiadura handiko IAren aplikazio praktikoa aurreratzen du

TOKIO–(BUSINESS WIRE)–#TechforGood-NTT Korporazioa (Presidentea eta zuzendari nagusia: Akira Shimada, "NTT") eta Tokioko Unibertsitatea (Bunkyo-ku, Tokio, Presidentea: Teruo Fujii) garunaren informazioa prozesatzen inspiratutako ikaskuntza-algoritmo berri bat asmatu dute, geruza anitzeko sare neuronal artifizialetarako (DNN) egokia dena, eragiketa analogikoak erabiliz. Aurrerapen honek energia-kontsumoa eta konputazio-denbora murriztea ekarriko du AIrako. Garapen horren emaitzak aldizkari zientifiko britainiarran argitaratu ziren Natura Komunikazioak abenduaren 26an^th.

Ikertzaileek modu eraginkorrean exekutatutako DNN ikaskuntza optikoaren munduko lehen erakustaldia lortu zuten algoritmoa konputazio analogiko optikoa erabiltzen duen DNN bati aplikatuz, zeinak abiadura handiko eta potentzia baxuko ikaskuntza automatikoko gailuak ahalbidetuko dituela espero baita. Horrez gain, eragiketa analogikoak erabiltzen dituen geruza anitzeko sare neuronal artifizial baten munduko errendimendurik handiena lortu dute.

Iraganean, karga handiko ikaskuntza-kalkuluak kalkulu digitalen bidez egiten ziren, baina emaitza honek frogatzen du ikaskuntza-zatiaren eraginkortasuna hobetu daitekeela kalkulu analogikoak erabiliz. Deep Neural Network (DNN) teknologian, deep reservoir computing izeneko neurona-sare errepikakorra kalkulatzen da pultsu optiko bat neurona gisa eta eraztun optiko ez-lineal bat konexio errekurtsiboak dituen neurona-sare gisa suposatuz. Irteerako seinalea zirkuitu optiko berean berriro sartuz, sarea artifizialki sakontzen da.

DNN teknologiak adimen artifizial (AI) aurreratua ahalbidetzen du, hala nola itzulpen automatikoa, gidatze autonomoa eta robotika. Gaur egun, behar den potentzia eta konputazio-denbora handitzen ari da ordenagailu digitalen errendimenduaren hazkundea gainditzen duen erritmoan. DNN teknologia, seinale analogikoen kalkuluak (eragiketa analogikoak) erabiltzen dituena, garunaren sare neuronalaren antzeko eraginkortasun eta abiadura handiko kalkuluak egiteko metodo bat izango da. NTT eta Tokioko Unibertsitatearen arteko lankidetzak DNN eragiketa analogiko baterako egokia den algoritmo berri bat garatu du, DNNn sartutako ikaskuntza-parametroen ulermena bere gain hartzen ez duena.

Proposatutako metodoak ikaskuntza-parametroak aldatuz ikasten du sarearen azken geruzaren arabera eta nahi den irteera-seinalearen (error-seinalea) errorearen ausazko eraldaketa lineal ezean. Kalkulu honek kalkulu analogikoak errazten du zirkuitu optikoak bezalako gauzetan ezartzea. Inplementazio fisikorako eredu gisa ez ezik, itzulpen automatikoa bezalako aplikazioetan eta AI eredu ezberdinetan, DNN eredua barne, erabiltzen den abangoardiako eredu gisa ere erabil daiteke. Ikerketa honek AI informatikarekin lotutako sortzen ari diren arazoak konpontzen laguntzea espero da, energia-kontsumoa eta kalkulu-denbora handitzea barne.

Dokumentu honetan proposatzen den metodoak arazo zehatzetarako duen aplikagarritasuna aztertzeaz gain, NTT-k hardware optikoaren eskala handiko eta eskala txikiko integrazioa ere sustatuko du, etorkizuneko optikorako abiadura handiko eta potentzia baxuko plataforma informatiko optiko bat ezartzeko helburuarekin. sareak.

Ikerketa honetarako laguntza:

JST/CREST-ek ikerketaren emaitza horien zati bat lagundu zuen.

Aldizkariaren argitalpena:

Aldizkaria: Natura Komunikazioak (Online bertsioa: abenduak 26)

Artikuluaren izenburua: Ikaskuntza fisiko sakona Biologikoki inspiratutako prestakuntza-metodoarekin: Hardware fisikorako degradaziorik gabeko ikuspegia

Egileak: Mitsumasa Nakajima, Katsuma Inoue, Kenji Tanaka, Yasuo Kuniyoshi, Toshikazu Hashimoto eta Kohei Nakajima

Terminologiaren azalpena:

1. Zirkuitu optikoa: silizio edo kuartzozko uhin-gida optikoak siliziozko oblean integratzen diren zirkuitua, zirkuitu elektronikoak fabrikatzeko teknologia erabiliz. Komunikazioan, komunikazio optikoko bideen adarkatzea eta batzea interferentzia optikoaren, uhin-luzeraren multiplexazioa/desmultiplexazioa eta antzekoen bidez egiten dira.
2. Backpropagation (BP) metodoa: ikaskuntza sakonean gehien erabiltzen den algoritmoa. Sareko pisuen (parametroak) gradienteak lortzen dira errore-seinalea atzerantz hedatzean, eta pisuak eguneratzen dira, errorea txikiagoa izan dadin. Atzeko hedapen-prozesuak sare-ereduaren pisu-matrizearen transposizioa eta bereizketa ez-lineala eskatzen duenez, zaila da zirkuitu analogikoetan ezartzea, organismo bizidun baten garuna barne.
3. Informatika analogikoa: benetako balioak adierazten dituen ordenagailua argiaren intentsitatea eta fasea eta spin magnetikoen norabidea eta intentsitatea bezalako kantitate fisikoak erabiliz eta kalkuluak egiten ditu kantitate fisiko horiek fisikaren legeen arabera aldatuz.
4. Direct feedback alignment (DFA) metodoa: geruza bakoitzaren errore-seinalea sasi-kalkulatzeko metodoa, azken geruzaren errore-seinalean ausazko transformazio ez-lineal bat eginez. Sare-ereduaren informazio diferentziala behar ez duenez eta ausazko transformazio paraleloaren bidez bakarrik kalkula daitekeenez, kalkulu analogikoarekin bateragarria da.
5. Reservoir computing: Ezkutuko geruzan konexio errepikakorrak dituen neurona-sare errepikakor mota bat. Urtegi-geruza izeneko tarteko geruza batean konexioak ausaz finkatzearen ezaugarria da. Gordailu sakoneko informatikan, informazioa prozesatzea urtegietako geruzak hainbat geruzatan konektatuz egiten da.

NTT eta NTT logotipoa NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE CORPORATION eta/edo bere afiliatuen marka komertzialak edo erregistratuak dira. Erreferentziatutako beste produktu-izen guztiak dagozkien jabeen marka komertzialak dira. © 2023 NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE CORPORATION

Kontaktuak

Stephen Russell

Wireside Komunikazioak®

NTTrako

+ 1 804--362 7484-

[posta elektroniko bidez babestua]