Elaborazione delle informazioni completamente ottica
Il reservoir computing rappresenta un nuovo paradigma nell'elaborazione delle informazioni, in base alla nozione che la potenza di calcolo può derivare da una complessità di sistema. La parte centrale del sistema è una vasta rete non lineare (reservoir) con nodi necessari per lo scambio di informazioni. Le connessioni al livello di output sono allenate per leggere lo stato ed effettuarne la mappatura per l'output desiderato. Il progetto NOVALIS ("A novel architecture for a photonics liquid state machine"), finanziato dall'UE, ha avuto lo scopo di sviluppare un nuovo approccio fotonico al reservoir computing basato su una macchina di stato liquido, uno dei tipi principali di questo tipo di calcolo. L'idea era sostituire la rete con laser che fungessero da nodi. Questi nodi erano altamente non lineari per fornire la dinamica complessa necessaria per i calcoli. L'implementazione di tali nodi è stata ottenuta utilizzando laser semiconduttori con feedback ritardato. L'inserimento di informazioni ottiche con una velocità di 5 G modello ha rivelato un'impressionante capacità di elaborazione delle informazioni dei laser semiconduttori. Poi sono stati stabiliti abbinamenti e feedback per un sistema a due laser semiconduttori utilizzando fibre ottiche per il mantenimento della polarizzazione. Tuttavia, i ricercatori non sono stati in grado di ottenere risultati di calcolo a causa della modulazione a lenta variazione per le intensità di output. Un'altra implementazione delle macchine di stato liquido è rappresentata da un laser a emissione superficiale con cavità verticale (VCSEL) incorporato in una cavità, con coppia ritardata di numerosi diodi laser. Di conseguenza, è stata formata una rete complessa costituita dalle connessioni tra singoli diodi. Questa linea di ritardo fungeva da riserva. A confronto con gli elementi precedentemente abbinati individualmente, questo approccio ha mostrato importanti vantaggi in termini di calcolo realmente parallelo, scalabilità e flessibilità. L'attività finale del progetto per la dimostrazione dell'elaborazione di informazioni parallela è stata basata su modulatori di luce spaziali. Per evitare la lenta variazione di ampiezza, è stato utilizzato un metodo basato su un classificatore completamente ottico per eseguire la mappatura dello stato liquido della rete VCSEL. Tuttavia, il rilevatore ha mostrato livelli di rumore simili alle ampiezze transitorie indotte. Per dimostrare il calcolo parallelo, è stata utilizzata con successo una macchina di stato liquido completamente ottica con riserva laser ad accoppiamento ritardato. NOVALIS ha rappresentato uno sforzo significativo per implementare macchine di stato liquido completamente ottiche su diverse riserve laser. Il superamento del problema del rumore del rilevatore e l'implementazione delle procedure di training permetterà di stabilire un nuovo concetto di apprendimento automatico indipendente completamente ottico.
Parole chiave
Completamente ottico, elaborazione delle informazioni, macchina di stato liquido, laser, apprendimento automatico, reservoir computing, calcolo parallelo
