Фотонный синапс на чипе

В настоящее время активно ведется поиск новых архитектур «нейроморфных вычислений», имитирующих подход мозга к одновременной обработке и хранению информации. Поскольку в реальном мозге число нейрональных синапсов на многие порядки превышает число нейронов, создание аппаратных устройств, имитирующих функциональность синапса, является первым и необходимым шагом в этом направлении. Мы сообщаем о разработке такого аппаратного синапса, реализованного полностью в оптической области с использованием подхода на основе фотонной интегральной схемы. Применение исключительно оптических методов обеспечивает сверхвысокую скорость работы, практически неограниченную полосу пропускания и отсутствие потерь мощности в электрических межсоединениях. В нашем синапсе используются материалы с фазовым переходом в сочетании с интегрированными волноводами из нитрида кремния. Важнейшей особенностью является возможность случайным образом задавать синаптический вес простым изменением числа оптических импульсов, направляемых по волноводу, что обеспечивает исключительно простой, но мощный подход и открывает путь к системам с непрерывно изменяемой синаптической пластичностью, напоминающей истинную аналоговую природу биологических синапсов.