Procesamiento de información totalmente óptico
El proceso de computación en depósito representa una nueva forma de procesamiento de la información basada en la visión de que la complejidad de un sistema se puede convertir en capacidad de computación. El núcleo de la estructura es una red no lineal inmensa (el depósito) con los nodos necesarios para el intercambio de información. Las conexiones con la capa de salida se entrenan para leer el estado y convertirlo en la salida deseada. El proyecto «A novel architecture for a photonics liquid state machine» (NOVALIS), financiado por la Unión Europea, pretendía desarrollar una método fotónico de computación en depósito basado en una LSM, que es uno de los tipos principales de esta forma de computación. La idea era sustituir la red por láseres que actúan como nodos. Estos nodos eran claramente no lineales con el fin de proporcionar las dinámicas complejas necesarias para los cálculos. Estos nodos se pudieron implementar mediante láseres semiconductores (SL) con realimentación retardada. La inyección de información a velocidades de 5 Gmuestras/s reveló una capacidad impresionante de procesamiento de la información con un solo SL. A continuación, se establecieron el acoplamiento y la realimentación para un sistema con dos SL, mediante fibras ópticas con conservación de la polarización. No obstante, los científicos no lograron obtener resultados de la computación debido a una modulación lenta de las intensidades de salida. Otra implementación de las LSM fue una matriz de láseres de emisión superficial con cavidad vertical (VCSEL) integrada en una cavidad, que se utilizó para acoplar con retardo varios diodos láser. Como resultado, se obtuvo una red compleja formada por las conexiones entre diodos individuales. Esta red de retardo actuó como depósito. Frente a los elementos acoplados individualmente anteriores, este enfoque presentaba ventajas importantes en términos de auténtica computación en paralelo, escalabilidad y flexibilidad. La actividad final del proyecto para demostrar el procesamiento de información en paralelo se basó en moduladores espaciales de luz. Con el fin de evitar las variaciones lentas de amplitud, se utilizó un método basado en un clasificador totalmente óptico para representar el estado líquido de la red de VCSEL. Sin embargo, el detector presentaba niveles de ruido comparables a las amplitudes transitorias inducidas. Para demostrar la computación en paralelo, se utilizó con éxito una LSM totalmente óptica con un depósito de láseres acoplados con retardo. NOVALIS fue un esfuerzo importante para implementar una LSM totalmente óptica basada en múltiples depósitos de láseres. Superar el problema del ruido de los detectores e implementar el procedimiento de entrenamiento debería establecer un nuevo concepto autónomo y totalmente óptico de aprendizaje de máquinas.
Palabras clave
Totalmente óptico, procesamiento de la información, máquina de estado líquido, láser, aprendizaje de máquinas, computación en depósito, computación en paralelo
