Blitzschneller Laser-Neuron eröffnet neue Horizonte in KI und Hochleistungsrechnen

BerlinWissenschaftler haben ein laserbasiertes künstliches Neuron entwickelt, das die Funktionen eines biologischen Gradenneurons nachahmt. Diese Innovation könnte bedeutende Auswirkungen auf Bereiche wie Künstliche Intelligenz und fortgeschrittenes Computing haben, da es eine Milliarde Mal schneller arbeitet als herkömmliche Nervenzellen. Im menschlichen Körper sind Gradenneuronen entscheidend, da sie Informationen durch kontinuierliche Änderungen kodieren und dadurch eine detaillierte Signalverarbeitung ermöglichen. Das neue Laser-Neuron übertrifft frühere photonische Spiking-Neuronen, die langsamer waren und oft Informationen verloren haben.

Der laserbasierte Neuron verfügt über bemerkenswerte Eigenschaften.

• Hochgeschwindigkeitsverarbeitung: Erreicht eine Signalverarbeitungsgeschwindigkeit von 10 GBaud.
• Energieeffizienz: Entwickelt, um energieeffizienter als herkömmliche Modelle zu sein.
• Verbesserte Integration: Geeignet für die Integration in Edge-Computing-Geräte.
• Erhöhte Kapazität: Ein einzelnes Laser-Neuron kann Aufgaben wie ein kleines neuronales Netzwerk erfüllen.

Das neue Design verwendet Hochfrequenzsignale im absorbierenden Teil des Quantenpunktlasers. Diese Konstruktion umgeht die Verzögerungen, die bei photonischen spikenden Neuronen auftreten, die Eingangsimpulse im Verstärkungsbereich des Lasers nutzen. Forscher haben Hochfrequenzanschlüsse hinzugefügt, um das System schneller und effizienter zu machen.

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Diese Technologie unterstützt das Reservoir Computing, eine Methode, die nützlich ist für die Verarbeitung zeitveränderlicher Daten, wie sie beispielsweise bei der Spracherkennung oder der Wettervorhersage vorkommen. Das Laserneuron überzeugt durch seine schnelle und komplexe Dynamik, was es ideal für diese Aufgabe macht. In Experimenten zeigte das System hervorragende Leistungen bei der Mustererkennung und konnte große Datenmengen präzise verarbeiten.

Die Auswirkungen dieser Technologie sind enorm. Sie könnte die Geschwindigkeit, mit der Computer Informationen verarbeiten, und das Design von neuronalen Netzwerken erheblich verbessern, indem viele laserbasierte Neuronen eingesetzt werden. Dies könnte zu bedeutenden Fortschritten im maschinellen Lernen und in der KI führen. Durch die Kombination dieser Neuronen mit Edge-Computing-Systemen kann die Datenverarbeitung schneller und präziser erfolgen, was zu effizienteren Anwendungen in der realen Welt und einem geringeren Energieverbrauch führt.

Forschung zu laserbetriebenen Neuronen könnte zur Entwicklung von KI-Systemen, die dem menschlichen Gehirn ähnlicher sind, beitragen. Obwohl sie sich noch in einem frühen Stadium befindet, stellt die aktuelle Forschung einen wichtigen Schritt in diese Richtung dar. Bemühungen, die natürliche Effizienz von Neuronen mit schneller Technologie zu verbinden, machen bereits Fortschritte.