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图1：图中为研究团队设计的光学极限进修机示用意，其使用非线性光纤的光流传特征实现计较功效。（图片来历：Mathilde Hary，Tampere University）

芬兰坦佩雷年夜学（Tampere University）与法国玛丽-路易 巴斯德年夜学（Marie and Louis Pasteur University）的研究职员已经经证明：于高非线性细玻璃光纤中传输的激光，其事情道理素质上可模仿人工智能（AI）处置惩罚信息的历程。

咱们的要领为光学计较引入了全新思绪， 坦佩雷年夜学博士研究员Mathilde Hary暗示， 研究的焦点方针是冲破传统电子计较的机能局限。

他们的方案采用了极限进修机（ELM） 这是一种以进修速率快、效率高著称的呆板进修体系。研究团队经由过程高非线性光纤，让该体系实现了超高速、及时计较。

该ELM体系的构建基在若干基来源根基则，此中包罗防止利用反向流传等繁杂练习要领。该体系经由过程光纤非线性流传作为计较介质，将贮备池计较与光学神经收集的观点相联合。研究团队基在主身分阐发维数评估及一致性指标，构建了一套量化阐发框架，旨于冲破此前光学极限进修机仅逗留在观点验证的研究阶段。

三步计较流程

研究团队所利用的要领，其完备履行流程可分为三个步调：

起首，使用空间光调制器对于飞秒激光脉冲的光谱相位举行调制，完成信息编码。光纤被用在将光限定于更小的区域内。研究团队发明，当编码的相对于延迟与图象信息一致时，光与玻璃发生非线性彼此作用后孕育发生的转换光谱，包罗了充足多的信息，可用在敌手写数字样本举行分类。研究职员将其比作传统的MNIST（美国国度尺度与技能研究院）数据库 这是一个经常使用在练习图象处置惩罚体系的年夜型手写数字调集。

接着，这些颠末调制的脉冲于非线性光纤中流传，于此历程中非线性及色散效应会致使光谱展宽。Hary 指出， 这一步调相称在对于信息举行非线性转换。

末了，利用光谱阐发仪收罗输出光谱，并于离线状况下计较线性读取操作。

Hary 暗示： 市场对于模仿光学处置惩罚器的需求日趋增加，这种装备可以或许以最低延迟及最低功耗，履行及时旌旗灯号分类及计量使命。

主要研究发明

研究职员于事情中发明，体系机能与非线性的瓜葛并不是单调递增。 更高的输入功率，其实不老是象征着更好的机能， Hary 指出， 该体系是于中等功率程度下，到达了高达87%的最好分类正确率。

她暗示，当MNIST图象被年夜幅压缩至20-40个组分（而非初始的784个）时，体系能得到最好成果。这注解他们的ELM体系具有强盛的特性扩大能力。

研究职员还有发明，对于计较有效的动力学历程，被限定于泵浦波长周围40nm的规模内，但非线性展宽效可以使光的流传规模笼罩数百纳米。

于我看来，最有价值的发明是：咱们为评估光学神经收集的机能引入了一种新要领。 Hary总结道。

图2：坦佩雷年夜学团队规划开发全光学读取体系，以打造具有太赫兹旌旗灯号处置惩罚能力的自立计较机。（图片来历：Mathilde Hary, Tampere University）

下一步研究规划

短时间内，团队规划将体系现有的数字读取模块替代为全光学读取模块，终极方针是构建一台具有太赫兹旌旗灯号处置惩罚能力的自立计较机。

瞻望更远的将来，Hary暗示： 咱们但愿实实际时超高速计量技能，以摸索该体系于其他计较使命中的运用潜力。

研究团队夸大的焦点不雅点是： 光不仅能传输信息，更能处置惩罚信息， Hary总结道， 这一发明为人工智能、物理学和超高速数据处置惩罚范畴斥地了新前沿。

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