郭鹏星 1,2游正容 1,2侯维刚 1,2,*郭磊 1,2
作者单位
摘要
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院,重庆 400065
2 重庆邮电大学智能通信与网络安全研究院,重庆 400065
提出了一种渐进式训练方案来重新配置马赫-曾德尔干涉仪(MZI)前馈光学神经网络(ONN)的相移,从而对抗MZI的相位误差和分束器误差,提高识别准确率。为了验证所提方案,利用Neuroptica Python仿真平台搭建了3层MZI-ONN结构,并在考虑到MZI相位误差和分束器误差的情况下,利用Iris和MNIST数据集验证了所提方案的有效性。仿真结果表明:在Iris数据集下,对于3层4×4 MZI-ONN结构,所提方案的识别准确率能够提升64.15百分点;在MNIST数据集下,对于4×4、6×6、8×8和16×16规模的MZI-ONN,所提方案的识别准确率能够提升2.00~37.00百分点。所提方案极大地提高了MZI-ONN的抗误差性能,有助于未来大规模、高准确率MZI-ONN的实现。
光计算 马赫-曾德尔干涉仪 光学神经网络 相位误差 分束器误差 渐进式训练 抗误差 
光学学报
2024, 44(7): 0720001
符庭钊 1,4,5孙润 2,3黄禹尧 2,3张检发 1,4,5[ ... ]陈宏伟 2,3,*
作者单位
摘要
1 国防科技大学前沿交叉学科学院,湖南 长沙 410073
2 清华大学电子工程系,北京 100084
3 北京信息科学与技术国家研究中心,北京 100084
4 国防科技大学新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室,湖南 长沙 410073
5 国防科技大学南湖之光实验室,湖南 长沙 410073
光学神经网络是区别于冯·诺依曼计算架构的一种高性能新型计算范式,具有低延时、低功耗、大带宽以及并行信号处理等优势。片上集成是光学神经网络微型化发展的一种典型方式,近年来片上集成光学神经网络获得了学术界及工业界的广泛关注。对基于不同计算单元结构的片上集成光学神经网络的相关研究工作进行了梳理,并分析了其设计原理、实现方法及系统架构特征。同时结合国内外最新研究进展,进一步分析了片上集成光学神经网络在计算单元大规模拓展、可重构、非线性运算和实用化等方面面临的挑战及其未来发展趋势。
集成光学 光计算 光学神经网络 芯片 人工智能 
中国激光
2024, 51(1): 0119002
作者单位
摘要
上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室,上海 200240
为提高光度立体视觉技术处理各向同性非朗伯反射的能力,提出一种基于深度学习的逆向反射模型,通过提取与方位角差相关的图像特征,弥补共位光源逆向反射模型的理论不足,实现表面法向量高精度估计。该模型由三阶段子网络组成,分别是方位角差子网络、逆向反射模型子网络与法向量估计子网络,其中:第一阶段子网络与第二阶段子网络共同实现像素值到法向量以及入射光线方向点积的高精度映射;第三阶段子网络充分利用前两个子网络提取的特征,实现表面法向量高精度估计。仿真实验表明,所提方法对100种典型各向同性非朗伯反射均具有较好的处理能力;基于标准数据集的真实实验证明,所提方法能够取得平均5.90°的法向量估计精度,充分证明所提方法的有效性。
光计算 深度学习 非朗伯反射 光度立体视觉 
光学学报
2023, 43(21): 2120001
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室,吉林 长春 130022
2 成都太科光电技术有限责任公司,四川 成都 610041
利用二阶泰勒形式表示公差与波像差的函数关系,依据差分光线追迹法,通过光线追迹理论推导完善了偏心和倾斜两种公差关于波像差的一阶导数计算公式,利用依次求导和公式移项两种方法建立波像差的二阶导数模型。结果表明:依次求导法的求解过程复杂,应用范围受到限制,只可用于光学后截距分析;公式移项法所需的追迹像质次数少,且拟合效果良好,残差平方和处于10-7~10-6量级;所提方法可对光学系统进行有效的经济公差分配。
光计算 光学加工 经济公差 波像差 光线追迹 仿真分析 
光学学报
2023, 43(13): 1320003
吴佳蔚 1,2王豪 1,2付星 1,2柳强 1,2,*
作者单位
摘要
1 清华大学精密仪器系,北京 100084
2 光子测控技术教育部重点实验室,北京 100084
随着人工智能技术的飞速发展与广泛应用,人们对计算资源的需求日益增长,面对电子摩尔定律所遇到的原理性瓶颈,光子以高传输速度、高并行度等优势成为研究人员心目中的下一代计算机载体之一。近年来的研究工作显示,激光谐振腔内许多有趣的物理现象和复杂的动态演化过程能够被用于各种各样的数据处理与计算任务,极大地拓展了激光器的应用范围。在这篇综述中,笔者对基于激光谐振腔的智能光子计算的研究进展进行了集中的介绍与梳理,主要内容涵盖利用激光腔内的混沌过程辅助光电强化学习、利用光反馈激光器的非线性信号变换构建光电储备池网络,以及利用激光网络向稳定振荡状态的自发演化求解组合优化问题。在介绍相关最新进展之余,笔者分析讨论了智能激光计算系统面临的挑战,并对其未来的发展趋势进行了展望。
光计算 激光器 人工智能 光电强化学习 光电储备池计算 光学伊辛机 
中国激光
2023, 50(11): 1101002
作者单位
摘要
1 江南大学人工智能与计算机学院,江苏 无锡 214122
2 海军研究院,北京 100161
针对复杂战场环境要求天波雷达快速精准定位的问题,提出一种基于多策略改进麻雀搜索算法的定位模型。首先,使用立方混沌映射、步长因子动态调整、反向学习和混合变异算子对麻雀搜索算法进行改进,形成改进的麻雀搜索算法;然后,采用改进后的麻雀搜索算法寻找混合核极限学习机(HKELM)最优的核函数参数和混合核的权重系数;最后,使用寻优后的HKELM对天波雷达探测到的目标进行定位。结果表明,改进后的麻雀搜索算法在精度上和稳定性上优于用基本麻雀搜索算法改进的HKELM模型和极限学习机(ELM)定位模型,表明了所提算法的有效性。
光计算 天波雷达 目标定位 麻雀搜索算法 混合核极限学习机 
激光与光电子学进展
2023, 60(10): 1020001
陈蓓 1张肇阳 1戴庭舸 2余辉 1,3[ ... ]杨建义 1,*
作者单位
摘要
1 浙江大学信息与电子工程学院,浙江 杭州 310027
2 浙江大学宁波理工学院,浙江 宁波 315100
3 之江实验室,浙江 杭州 310027
由于光传输具备高通量、低延迟、低能耗等优势,光学神经网络有望应对目前人工智能技术发展中所面临的能耗和计算效率的挑战,成为近年来学术界和工业界的研究热点。光学神经网络的目标在于用光子作为物理载体构建人工神经网络算法中的基本计算单元,从而实现高性能的新型计算架构,并将其应用于实际问题的解决。本综述介绍了光学神经网络中关键光子器件的工作原理和特点、系统架构特征与应用场景。在跟踪大量国内外研究进展后,进一步分析了光学神经网在系统实现上所面临的挑战及发展趋势。
光计算 光学神经网络 线性矩阵计算 非线性激活器 
激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0600001
马国庆 1,2周常河 3,*朱镕威 1,2郑奉禄 1,2[ ... ]司徒国海 1,2,***
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室,上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电学院,北京 100049
3 暨南大学光子技术研究院,广东 广州 510632
受益于光子独特的优势,光计算技术在构建高速、高算力和高能效比的专用计算加速器方面被寄予厚望,目前已经涌现出了许多极具吸引力的方案。特别是对于涉及运算量巨大的二维矩阵-矩阵乘加操作的专用场景,光计算有望在算力和能效比等方面实现超越当前最先进电子计算机几个数量级的性能提升。不同于电子计算通过构建逻辑门实现通用数字计算,主要受深度学习驱动而复兴的光计算更倾向于模拟计算。本文从模拟和数字光计算的角度出发对主流的光计算架构进行分析和讨论,指出了目前光计算技术发展面临的瓶颈,并对光计算未来的发展趋势进行了展望。
光计算 模拟光计算 数字光计算 光计算架构 光学矩阵计算 光学神经网络 光电智能计算 光学信号处理 
中国激光
2023, 50(5): 0500001
陈昊 1张宝华 1,3,*吕晓琪 2,3谷宇 1,3[ ... ]张明 1,3
作者单位
摘要
1 内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古自治区包头 014010
2 内蒙古工业大学信息工程学院,内蒙古自治区呼和浩特 010051
3 内蒙古自治区模式识别与智能图像处理重点实验室,内蒙古自治区包头 014010
传统无监督域自适应行人重识别算法,抑制伪标签噪声效果差、域间泛化能力弱。针对这些问题,提出了一种基于软伪标签和多尺度特征融合的无监督域自适应行人重识别算法。为抑制伪标签噪声,利用并行网络的预测值作为软标签,通过交叉校对方式对伪标签噪声进行纠偏,为无监督域自适应任务提供更鲁棒的软伪标签。为增强域间泛化能力,利用多尺度特征重构和哈达玛积特征融合方法对深浅特征层信息进行处理,实现源域数据到目标域的风格转换,并结合实例和批量归一化网络解决残差网络域自适应性差的问题,增强网络对源域和目标域的泛化能力。实验结果表明,所提算法在Market-to-Duke和Duke-to-Market无监督域自适应任务中都取得了较好的性能,明显优于相关算法。
光计算 软伪标签 多尺度特征重构 哈达玛积特征融合 实例和批量归一化网络 行人重识别 
激光与光电子学进展
2022, 59(24): 2420001
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 西安航天动力试验技术研究所, 陕西 西安 710100
被称为第三代人工神经网络的脉冲神经网络, 是最接近人脑的神经拟态算法。与传统人工神经网络相比, 脉冲神经网络具有硬件友好性和更高的能量利用率。与电子学脉冲神经网络相比, 光子计算的光脉冲神经网络具有速度快、能耗低、延迟低、并行度高以及抗电磁干扰的优势。介绍了光脉冲神经网络的起源, 从光脉冲神经元、神经网络架构、学习训练算法等方面介绍了光脉冲神经网络的研究进展、存在的问题与挑战, 并展望了光脉冲神经网络的前景。
人工智能 人工神经网络 光计算 光脉冲神经网络 STDP规则 artificial intelligence artificial neural network optical computing optical spiking neural network Spike Timing Dependent Plasticity rules 
光学与光电技术
2022, 20(4): 96

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