[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于光子計(jì)算芯片的卷積計(jì)算方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210475719.5
• 申請(qǐng)日: 2022-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114723019A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周朗;劉凱;滿(mǎn)宏濤;李拓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州浪潮智能科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06N3/04
• 分類(lèi)號(hào): G06N3/04;G06N3/067
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 劉賀秋

1.一種基于光子計(jì)算芯片的卷積計(jì)算方法，其特征在于，所述方法適用于光子計(jì)算芯片的卷積計(jì)算裝置，所述卷積計(jì)算裝置中包括光信號(hào)輸入端以及光探測(cè)器輸出端，所述輸入端與所述輸出端之間通過(guò)級(jí)聯(lián)排布的干涉儀陣列連接，所述方法包括：

獲取權(quán)重矩陣，并將所述權(quán)重矩陣加載至光子計(jì)算芯片中的干涉儀陣列；

獲取待處理的目標(biāo)輸入向量，其中，所述目標(biāo)輸入向量是從目標(biāo)特征圖中得到的；

將所述目標(biāo)輸入向量輸入至所述輸入端，通過(guò)所述輸入端利用所述目標(biāo)輸入向量進(jìn)行向量-權(quán)重矩陣的線(xiàn)性計(jì)算，得到輸出向量；

從每個(gè)輸出向量中提取屬于同一行的元素進(jìn)行求和，得到卷積核與目標(biāo)特征圖之間的卷積計(jì)算結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取權(quán)重矩陣，包括：

從n個(gè)m×m的卷積核中提取第i行參數(shù)，并基于第i行參數(shù)生成所述第i行參數(shù)對(duì)應(yīng)的m×n的權(quán)重矩陣，其中，所述第i行參數(shù)對(duì)應(yīng)的權(quán)重矩陣的數(shù)量為m；

將所述第i行參數(shù)對(duì)應(yīng)的權(quán)重矩陣加載至光子計(jì)算芯片的干涉儀陣列，其中，m，n，i均為大于等于1的整數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取待處理的目標(biāo)輸入向量，包括：

獲取待處理的目標(biāo)特征圖；

利用預(yù)設(shè)滑動(dòng)窗口對(duì)所述目標(biāo)特征圖進(jìn)行分析，得到m個(gè)待處理的特征行向量，其中，每個(gè)特征行向量中包括m個(gè)元素；

提取第i行的特征行向量，將所述特征行向量轉(zhuǎn)換為第i行對(duì)應(yīng)的特征列向量，并將所述特征列向量確定為所述目標(biāo)輸入向量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述將所述目標(biāo)輸入向量輸入至所述輸入端，通過(guò)所述輸入端利用所述目標(biāo)輸入向量進(jìn)行向量-權(quán)重矩陣的線(xiàn)性計(jì)算，得到輸出向量，包括：

將第i行對(duì)應(yīng)的特征列向量輸入至所述輸入端，以使所述輸入端與所述第i行對(duì)應(yīng)的權(quán)重矩陣進(jìn)行線(xiàn)性乘法運(yùn)算，得到所述第i行對(duì)應(yīng)的輸出向量；

重復(fù)運(yùn)行光子計(jì)算芯片，直至得到m個(gè)輸出向量，其中，輸出向量中包括n個(gè)元素。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述從每個(gè)輸出向量中提取屬于同一行的元素進(jìn)行求和，得到卷積核與目標(biāo)特征圖之間的卷積計(jì)算結(jié)果，包括：

從m個(gè)輸出向量中提取屬于同一行的元素進(jìn)行求和，得到m個(gè)輸出向量對(duì)應(yīng)的輸出值；

將m個(gè)輸出向量對(duì)應(yīng)的輸出值確定為所述卷積計(jì)算結(jié)果。

6.一種基于光子計(jì)算芯片的卷積計(jì)算裝置，其特征在于，包括：光信號(hào)輸入端以及光探測(cè)器輸出端，所述輸入端與所述輸出端之間通過(guò)級(jí)聯(lián)排布的干涉儀陣列連接，所述干涉儀陣列中加載有權(quán)重矩陣；

所述輸入端，用于獲取目標(biāo)輸入向量，并利用所述目標(biāo)輸入向量進(jìn)行向量-權(quán)重矩陣的線(xiàn)性計(jì)算，得到輸出向量；

所述輸出端，用于從每個(gè)輸出向量中提取屬于同一行的元素進(jìn)行求和，得到卷積核與目標(biāo)特征圖之間的卷積計(jì)算結(jié)果。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述權(quán)重矩陣是根據(jù)酉矩陣、對(duì)角矩陣以及酉矩陣對(duì)應(yīng)的復(fù)共軛矩陣生成的，所述權(quán)重矩陣的維度為m×n，所述酉矩陣的維度為m×m，所述對(duì)角矩陣的維度為m×n，所述復(fù)共軛矩陣的維度為n×n。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述酉矩陣對(duì)應(yīng)干涉儀陣列中干涉儀的數(shù)量基于以下公式計(jì)算：

m₁＝n(n-1)/2，式中，m₁為酉矩陣對(duì)應(yīng)干涉儀陣列中干涉儀的數(shù)量。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述對(duì)角矩陣對(duì)應(yīng)干涉儀陣列中干涉儀的數(shù)量基于以下公式計(jì)算：

m₂＝3n(3n-1)/2，式中，m₂為對(duì)角矩陣對(duì)應(yīng)干涉儀陣列中干涉儀的數(shù)量。

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括處理器、通信接口、存儲(chǔ)器和通信總線(xiàn)，其中，處理器，通信接口，存儲(chǔ)器通過(guò)通信總線(xiàn)完成相互間的通信；其中：

存儲(chǔ)器，用于存放計(jì)算機(jī)程序；

處理器，用于通過(guò)運(yùn)行存儲(chǔ)器上所存放的程序來(lái)執(zhí)行權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法步驟。