面上项目(63万):基于单片集成放大反馈半导体激光器的超快光子储备池计算
科技
2024-12-24 08:24
英国
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近日，西南大学的研究团队，成功完成了面上项目（63万）：基于单片集成放大反馈半导体激光器的超快光子储备池计算。储备池计算(RC)是一种模仿大脑对信息进行处理的新型计算概念,可用于预测、信道均衡等领域,其中延时RC系统因易于实现且训练过程相对简单而备受关注.目前报道的延时RC系统的处理速度尚停留在M/s水平,达不到高速信息处理的要求,因此亟待研发超快(G/s以上)的RC系统.本项目拟采用单片集成放大反馈半导体激光器(MIAF-SLs)作为储备池以实现具有G/s高速处理能力的RC,具体为:对作为储备池的MIAF-SLs的动力学特性进行研究,着重关注系统参量对储备池的一致性、记忆能力等特性的影响;确定并搭建与该储备池匹配的RC系统输入层与输出层;针对不同的超快信息处理任务(时间序列预测、信道均衡等)对RC系统进行训练,得到各虚拟节点的输出权值;对RC系统的性能进行评估并优化,最终实现高准确率(误差<10%)的超快信息处理.本项目可望研发出超快RC相关新技术,服务于我国人工智能领域的创新发展.完成的主要研究内容及取得的重要结果有：（1）理论和实验研究了多种半导体激光器（DFB-SL、VCSEL、量子点激光器、带间级联激光器）在延时反馈作用下的非线性动力学特性，分析了系统参量对激光器非线性动力学特性的影响。（2）基于延时反馈半导体激光器构建延时RC系统，对该系统处理单任务的性能进行了理论研究，并搭建了相应的实验研究平台进行了实验研究，同时对进一步提升系统性能进行了探索。（3）基于延时反馈半导体激光器构建了能并行处理双任务的延时RC系统，并对系统性能进行了深入分析。（4）对基于半导体激光器的光子神经网络系统进行了初步的理论探索，对系统中神经元的spike编码、传输及其存储特性进行了数值分析。通过该项目的实施，在基于半导体激光器构建高性能延时RC系统方面取得了一些进展和突破，相关成果有望在人工智能领域得到应用。链接：https://pan.baidu.com/s/1qUK54vAMvUbHI5VjY9qLPQ 提取码：wzgy
