用于并发光学计算的光子集成计算引擎

《Nature Communications》：Photonic integrated computing engine for concurrent optical computing

　　

摘要

具备并行处理能力的光网络通过提供超宽计算带宽，推动了高速计算和大规模数据处理的发展。本文中，我们提出了一种光子集成处理器，可将其划分为多个功能块，从而实现用于并行计算任务的紧凑且可重构的矩阵操作。该处理器基于绝缘体上硅平台制造，支持各种尺寸的可重构光矩阵操作，兼具灵活性和可扩展性。具体而言，它在不同的功能块中实现了三通道 1×1 和 2×2 实值卷积核，以执行光卷积操作。多通道 1×1 卷积利用深度残差 U-Net 进行了实验验证，用于肺部计算机断层扫描图像中肺炎病灶的精确分割。2×2 卷积通过一个与电全连接层集成的光卷积层进行了验证，用于手写数字的十类分类。该处理器具有高可扩展性和强大的并行计算能力，使其成为光神经网络的有前景候选者。