Искусственные нейроны работают по принципу, схожему с биологическими: они активируются, когда получают определенное количество информации. В нервной системе человека нейрон передает электрический импульс при достижении критического порога входных сигналов. Искусственные нейроны обрабатывают данные аналогично, передавая информацию только тогда, когда накапливается достаточный объем электронных входных данных.
Существующие на сегодняшний день фотонные спайковые нейроны используют принцип «включено-выключено», то есть реагируют на входные сигналы короткими всплесками активности. Однако после каждого такого всплеска им требуется время для восстановления, что накладывает ограничения на скорость вычислений. Новый же лазерный нейрон использует градуированные сигналы с переменной интенсивностью, что позволило обойти этот лимит. В отличие от спайковых нейронов, которым нужен небольшой промежуток времени для «перезагрузки», лазерный нейрон реагирует на входные данные с возрастающей силой, обрабатывая информацию без задержек. В результате он оказался в 100 000 раз быстрее, чем предыдущие аналоги.
Эта технология была протестирована в системе резервуарных вычислений — разновидности искусственных нейронных сетей, которые анализируют данные, изменяющиеся со временем. Ученые применили ее для диагностики аритмии, обработав 700 образцов сердечных ритмов. Новый лазерный нейрон сумел проанализировать 100 миллионов ударов сердца в секунду, что значительно превысило возможности традиционных спайковых нейронных сетей. Система выявила аритмические паттерны с точностью более 98%. В другом эксперименте она классифицировала рукописные цифры со скоростью 35 миллионов знаков в секунду, достигая 92% точности.
По словам одного из авторов исследования, инженера Чаорана Хуана из Китайского университета Гонконга, даже один такой лазерный нейрон способен функционировать, как небольшая нейронная сеть, обладая мощной памятью и высокой вычислительной эффективностью. Однако перспективы еще более впечатляющие: соединение нескольких таких нейронов в систему может создать вычислительную мощность, сравнимую с мозгом, где миллиарды клеток работают совместно.
Новое решение может стать прорывом в области искусственного интеллекта и вычислительной техники. По мнению Хуана, интеграция лазерных нейронов в устройства периферийных вычислений позволит обрабатывать данные непосредственно у их источника, делая системы ИИ быстрее, умнее и энергоэффективнее. Особенно это актуально для приложений, где критически важна скорость принятия решений, таких как автономные транспортные системы, медицинская диагностика и финансовый анализ.
Ранее российские физики создали сверхбыструю нейросеть нового поколения.
