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A complete photonic integrated neuron for nonlinear all-optical computing
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AI
DOI：10.1038/s43588-025-00866-x.png)
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摘要
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光子神经网络领域经历了显著增长，这得益于其实现超快人工智能推理的潜力以及应对计算速度和能效需求日益增长的挑战。然而，实现非线性完全的全光神经元仍然具有挑战性，限制了光子神经网络的表现。在此，我们报道了一种具有时空特征学习能力和可重构结构的光子集成神经元（PIN），用于非线性全光计算。通过交织光子的时空维度并利用克尔效应，PIN在氮化硅光子芯片上实现了高阶时域卷积和全光非线性激活，达到了加权互连和非线性的神经元完备性。我们开发了PIN芯片系统，并展示了其在高精度图像分类和人体运动生成中的卓越性能。PIN能够以低至240 ps的延迟实现超快时空处理，为推动机器智能进入亚纳秒领域铺平了道路。本研究报道了一种集成在氮化硅芯片上的完整光子神经元，能够通过非线性多核卷积实现超快全光计算，用于图像识别和运动生成。
Keyword:
photonic neural networks
all-optical computing
nonlinear activation
silicon-nitride chip
spatiotemporal processing