[發(fā)明專利]光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)裝置、芯片及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的光學(xué)實(shí)現(xiàn)方法

在審

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• 申請(qǐng)日: 2022-02-16
• 公開（公告）號(hào): CN114565091A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王磊;錢懿;朱盈;胡曉;肖希
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢光谷信息光電子創(chuàng)新中心有限公司;武漢郵電科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06N3/067
• 分類號(hào): G06N3/067
• 代理公司: 北京派特恩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 張雪;蔣雅潔

本申請(qǐng)實(shí)施例公開了一種光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)裝置、芯片及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的光學(xué)實(shí)現(xiàn)方法，其中，所述裝置包括：第一調(diào)制模塊，用于基于第一電壓調(diào)制初始光信號(hào)得到第一光信號(hào)；色散模塊，用于基于第一時(shí)延，將所述第一光信號(hào)中的N種不同波長(zhǎng)的光信號(hào)在時(shí)域上分開，得到第二光信號(hào)；分光模塊，用于將所述第二光信號(hào)分成N路功率相等的第三光信號(hào)；第二調(diào)制模塊，用于基于N個(gè)第一電壓集，分別對(duì)N路第三光信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制，得到N路第四光信號(hào)；反色散模塊，用于基于第二時(shí)延，將不同波長(zhǎng)的所述第四光信號(hào)在時(shí)域上疊加，得到N路第五光信號(hào)；處理模塊，用于基于所述N路第五光信號(hào)，調(diào)整N個(gè)所述第一電壓和N個(gè)所述第一電壓集。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)實(shí)施例涉及光子集成和高性能計(jì)算領(lǐng)域，涉及但不限于一種光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)裝置、芯片及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的光學(xué)實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算是人工智能芯片的主要功能之一，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算需要快速的完成一系列復(fù)雜的矩陣乘法運(yùn)算。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算可以利用電學(xué)芯片實(shí)現(xiàn)。然而，傳統(tǒng)電學(xué)芯片因受工藝節(jié)點(diǎn)和材料特性的影響，計(jì)算效率有限。光子集成器件特別是硅基光子集成器件近年來(lái)得到了快速的發(fā)展，硅基光子集成器件具有速率高，抗干擾能力強(qiáng)，集成度高，半導(dǎo)體工藝兼容等優(yōu)點(diǎn)，利用光集成器件的調(diào)制、濾波、分束等功能，可以組成高效率的光子計(jì)算芯片，有望極大的提升神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的效率。也就是說(shuō)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算在利用光學(xué)芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)，效率的得到了很大提升。

光學(xué)芯片中主要依賴光纖延遲線、合波器和分波器實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)信號(hào)在時(shí)間域上的分開和相加。然而，設(shè)置光纖延遲線、合波器和分波器會(huì)造成光學(xué)芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度高、功耗和成本也偏高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)裝置、芯片及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的光學(xué)實(shí)現(xiàn)方法。

本申請(qǐng)實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)裝置，所述裝置包括：

第一調(diào)制模塊，用于基于第一電壓調(diào)制初始光信號(hào)，得到第一光信號(hào)，所述第一光信號(hào)包括并行的N種不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，所述第一光信號(hào)的強(qiáng)度由所述不同波長(zhǎng)的光信號(hào)對(duì)應(yīng)的不同強(qiáng)度相加得到，N為大于1的整數(shù)；

色散模塊，用于基于設(shè)置不同波長(zhǎng)的光信號(hào)對(duì)應(yīng)不同的第一時(shí)延，將所述第一光信號(hào)中的N種不同波長(zhǎng)的光信號(hào)在時(shí)域上分開，得到第二光信號(hào)，所述第二光信號(hào)為包括N種不同波長(zhǎng)的串行光信號(hào)；

分光模塊，用于將所述第二光信號(hào)分成N路功率相等的第三光信號(hào)；

第二調(diào)制模塊，用于基于輸入的N個(gè)第一電壓集，分別對(duì)N路第三光信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制，得到N路第四光信號(hào)；

反色散模塊，用于基于設(shè)置不同波長(zhǎng)的光信號(hào)對(duì)應(yīng)不同的第二時(shí)延，將不同波長(zhǎng)的所述第四光信號(hào)在時(shí)域上疊加，得到N路第五光信號(hào)，其中，所述第一時(shí)延與所述第二時(shí)延不同；

處理模塊，用于基于所述N路第五光信號(hào)，調(diào)整N個(gè)所述第一電壓和N個(gè)所述第一電壓集。

第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，包括權(quán)利要求上述光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)裝置。

第三方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的光學(xué)實(shí)現(xiàn)方法，所述方法包括：

光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)裝置的第一調(diào)制模塊基于第一電壓調(diào)制初始光信號(hào)，得到第一光信號(hào)，所述第一光信號(hào)包括并行的N種不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，所述第一光信號(hào)的強(qiáng)度由所述不同波長(zhǎng)的光信號(hào)對(duì)應(yīng)的不同強(qiáng)度相加得到，N為大于1的整數(shù)；

所述光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)裝置的色散模塊基于設(shè)置不同波長(zhǎng)的光信號(hào)對(duì)應(yīng)不同的第一時(shí)延，將所述第一光信號(hào)中的N種不同波長(zhǎng)的光信號(hào)在時(shí)域上分開，得到第二光信號(hào)，所述第二光信號(hào)為包括N種不同波長(zhǎng)的串行光信號(hào)；

所述光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)裝置的分光模塊將所述第二光信號(hào)分成N路功率相等的第三光信號(hào)；