В Самарском университете разработали экспериментальный образец сверхбыстрого фотонного вычислителя

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва. Фото: Совет ректоров вузов Самарской области.

Оптическая нейросеть на основе фотонного вычислителя сможет в режиме реального времени анализировать поступающий в систему видеопоток и практически мгновенно распознавать и находить в этом видеопотоке заданные к поиску объекты и изображения. Наряду с анализом «картинки» с обычной видеокамеры, разработка также сможет оперативно анализировать данные, получаемые с помощью гиперспектрометров - устройств, видящих реальность в многоканальном спектральном отображении и позволяющих обнаруживать объекты, невидимые для обычных средств наблюдения.

Сборка экспериментального образца аналогового фотонного вычислителя завершена, все детали и компоненты установлены, теперь нужно будет настроить, откалибровать и отрегулировать всю систему. В конструкцию были внесены некоторые изменения, установлен новый лазер. Процессы настройки и калибровки завершатся, как ожидается, в сентябре, после чего мы до ноября этого года планируем провести серию экспериментов, которые на практике покажут, на что способна экспериментальная версия вычислителя, рассказал профессор кафедры технической кибернетики Самарского университета им. Королёва доктор физико-математических наук Роман Скиданов.

«В ходе экспериментов будут анализироваться, в том числе, данные, получаемые с двухдиапазонного гиперспектрометра, также разработанного в нашем университете. Возможность анализа гиперспектральных данных можно назвать ключевой особенностью нашего вычислителя. Он может распознавать и классифицировать заданные объекты в видеопотоке почти со скоростью света - в сотни раз быстрее современных цифровых нейросетей на основе полупроводниковых компьютеров, и такая скорость анализа позволит очень оперативно обрабатывать гиперспектральные данные, которые изначально представляют собой очень значительные по объему массивы информации».

Экспериментальный вычислитель достаточно компактен и может уместиться в корпусе размером с небольшой системный блок компьютера. Разработчики решили пока разместить отдельно оптическую часть устройства и электронные блоки. В 2023 году в университете был собран демонстрационный образец фотонного вычислителя, который в ходе экспериментов подтвердил работоспособность выбранной схемы устройства. Надежность распознавания в ходе первых экспериментов на демонстрационном образце составила тогда 93,75%. В новой, экспериментальной версии использованы компоненты с улучшенными характеристиками, также установлен другой лазер - диодного типа, он более компактный и обладает меньшей когерентностью, что также может улучшить точность распознавания. В 2025 году самарские ученые планируют изготовить и испытать опытный образец вычислителя, который может стать практически предсерийным.