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Enregistrement W4403586871 · doi:10.1038/s41467-024-53261-x

120 GOPS Photonic tensor core in thin-film lithium niobate for inference and in situ training

2024· article· en· W4403586871 sur OpenAlexafffund
Zhongjin Lin, Bhavin J. Shastri, Shangxuan Yu, Jingxiang Song, Yuntao Zhu, Arman Safarnejadian, Wangning Cai, Yanmei Lin, Wei Ke, Mustafa Hammood, Tianye Wang, Mengyue Xu, Zibo Zheng, Mohammed Al-Qadasi, Omid Esmaeeli, Mohamed Rahim, Grzegorz Pakulski, Jens H. Schmid, Pedro Barrios, Weihong Jiang, Hugh Morison, Matthew Mitchell, Xun Guan, Nicolas A. F. Jaeger, Leslie A. Rusch, Sudip Shekhar, Wei Shi, Siyuan Yu, Xinlun Cai, Lukas Chrostowski

Notice bibliographique

RevueNature Communications · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueNeural Networks and Reservoir Computing
Établissements canadiensNational Research Council CanadaUniversité LavalQueen's UniversityUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesBritish Columbia Knowledge Development FundCanada First Research Excellence FundNational Natural Science Foundation of China
Mots-clésNeuromorphic engineeringPhotonicsComputer scienceLithium niobateComputer architectureArtificial neural networkTensor (intrinsic definition)Artificial intelligenceMaterials scienceOptoelectronics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Photonics offers a transformative approach to artificial intelligence (AI) and neuromorphic computing by enabling low-latency, high-speed, and energy-efficient computations. However, conventional photonic tensor cores face significant challenges in constructing large-scale photonic neuromorphic networks. Here, we propose a fully integrated photonic tensor core, consisting of only two thin-film lithium niobate (TFLN) modulators, a III-V laser, and a charge-integration photoreceiver. Despite its simple architecture, it is capable of implementing an entire layer of a neural network with a computational speed of 120 GOPS, while also allowing flexible adjustment of the number of inputs (fan-in) and outputs (fan-out). Our tensor core supports rapid in-situ training with a weight update speed of 60 GHz. Furthermore, it successfully classifies (supervised learning) and clusters (unsupervised learning) 112 × 112-pixel images through in-situ training. To enable in-situ training for clustering AI tasks, we offer a solution for performing multiplications between two negative numbers.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,056
Tête enseignante GPT0,333
Écart entre enseignants0,277 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations73
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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