世界科技研究与发展 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (6): 729-757.doi: 10.16507/j.issn.1006-6055.2024.11.002 cstr: 32308.14.1006-6055.2024.11.002
谢斌1,2,3 谢红1,2
XIE Bin1,2,3 XIE Hong1,2
摘要: 当前,以人工神经网络为代表的类脑智能模型主要在软件层面实现。尽管这些模型在智能化方面已经取得了重大突破,但其发展仍然受到电子芯片物理限制的制约。随着光计算技术的发展,基于模拟光计算的光子芯片能够在硬件层面上直接构建具有神经形态的物理计算单元,实现高效智能处理与自适应学习。本文首先概览了数字光计算和光量子计算领域中光子芯片的相关研究进展,指出发展基于模拟光计算的类脑光子芯片能够规避逻辑门设计的问题并模拟生物脑在计算方面的优势。通过梳理人工神经网络的演化以及相应光学实现技术,本文针对现有类脑光子芯片在非线性元件和规模扩展方面的瓶颈,进一步提出了以下观点:在硬件实现层面,需要进一步探索非线性光学元件,构建全光非线性操作层来模拟脑的非线性特性;在算法实现层面,需要重点研究大脑以记忆为基础的学习认知原理,并设计匹配光子特性的类脑智能算法,从而突破规模限制。