Самара. 11 сентября. ИНТЕРФАКС - Ученые Самарского университета имени Королева и Самарского филиала Физического института имени П.Н. Лебедева РАН рассчитали условия, при которых луч лазера меняет внутреннюю структуру, превращаясь в фотонные нейроны, сообщает пресс-служба университета имени Королева.
"Наша научная группа изучает перспективы использования в таких (оптических - ИФ) нейросетях одной из разновидностей лазеров - так называемого VCSEL ("виксель"). Этот диодный полупроводниковый лазер с вертикальным резонатором излучает свет по-другому, чем обычные лазерные диоды, и, как показывают полученные данные, он обладает свойствами, подходящими для применения таких лазеров в качестве фотонных нейронов", - цитирует пресс-служба одного из авторов исследования, доцента кафедры физики, старшего научного сотрудника Научно-образовательного центра физики неравновесных открытых систем Самарского университета им. Королёва, научного сотрудника теоретического сектора Самарского филиала Физического института им. П.Н. Лебедева РАН Антона Кренца.
Для работы в качестве фотонных нейронов особенно важна способность "викселей" формировать широкий пучок, то есть вместо узкого сфокусированного луча генерировать расходящийся, расплывчатый пучок, проявляющий хаотическую динамику.
"Порой "виксели" начинают генерировать не то, что обычно ожидается, - вместо сфокусированного луча возникает сильно расходящийся пучок, это называется хаотической динамикой. Мы выявили и рассчитали параметры, при которых это происходит и каким именно образом это происходит - для этого должно возникнуть определенное стечение обстоятельств. Кроме того, в этом состоянии хаотической динамики лазеры могут образовывать сложные упорядоченные пространственно-временные структуры, своего рода оптические "узоры", и мы также рассчитали условия, при которых это происходит, и какие именно структуры возникают в лазерном луче. То есть, зная теперь, как это все образуется и от чего зависит, мы получаем возможность этим управлять", - отмечает Кренц.
Более того, нейросеть, построенная на таких "викселях", сможет обрабатывать информацию всей своей площадью со скоростью света.
"На основе таких фотонных нейронов можно будет создавать миниатюрные оптические нейронные сети нового поколения - скоростные и энергоэффективные, схожие по устройству с мозгом живых существ", - подчеркнул ученый.
Исследование проведено при поддержке министерства науки и высшего образования РФ в рамках проектов государственного задания образовательным и исследовательским институтам.