Экспериментальная демонстрация резервуарных вычислений на чипе кремниевой фотоники

В настоящее время компании используют машинное обучение для извлечения информации из больших объемов данных. Одним из таких методов являются резервуарные вычисления (RC), появившиеся около десяти лет назад и обеспечившие передовые результаты при обработке последовательных данных. Специализированные аппаратные реализации резервуарных вычислений могут повысить скорость и снизить энергопотребление. В данной работе предложен первый интегрированный пассивный резервуар на основе кремниевой фотоники. Экспериментально и с помощью моделирования показано, что благодаря парадигме резервуарных вычислений этот универсальный чип может выполнять произвольные булевы логические операции с памятью, а также распознавать 5-битные заголовки со скоростью до 12,5 Гбит/с без энергопотребления в резервуаре. Кроме того, он способен распознавать отдельно произносимые цифры. В предложенной реализации для вычислений используется оптическая фаза. Система масштабируется до более крупных сетей и значительно более высоких скоростей передачи данных — свыше 100 Гбит/с. Эти результаты открывают путь к применению интегрированных фотонных резервуарных вычислений в широком спектре задач. Резервуарные вычисления используют вычислительные методы, связанные с нейронными сетями, для выполнения определенных вычислительных задач. В данной работе авторы реализуют пассивную схему оптических резервуарных вычислений, интегрированную на кремниевом чипе и работающую со скоростью до 12,5 Гбит/с.