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半导体和超导光电硬件中神经形态超级计算的考虑

光通信的能力与电子电路的计算能力相结合,使得光电系统成为实现神经形态系统在大脑和更大范围内的雄心勃勃的框架。

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文摘:

“任何追求人脑水平及以上复杂性的大规模峰值神经形态系统都需要在通信和计算方面进行共同优化。这样的推理导致了光电神经形态平台的提议,利用光学和电子学的互补特性。从未来大规模神经形态系统将利用集成光子学和光纤进行通信以及模拟电子学进行计算的猜想开始,我们考虑了实现这一愿景的两种可能的途径。第一种是基于模拟CMOS电路和波导集成光电二极管的半导体平台。第二种是利用约瑟夫森结和波导集成超导单光子探测器的超导方法。我们讨论可用的设备,评估扩展潜力,并提供每个平台的关键指标和演示列表。这两个平台都有潜力,但它们的发展将在重要方面出现分歧。半导体系统受益于强大的制造生态系统,可以建立在纯电子神经形态计算的广泛进展之上,但将需要以前所未有的规模与电子集成III-V光源,超低电容光电二极管的进一步发展,以及新兴存储技术的成功。超导系统在理论上对光源的负担几乎是最小的(对两个平台中最具投机性的方面之一来说都是一个巨大的福音),并为集成的、高耐久的突触存储器提供了新的机会。然而,超导光电系统还将面临低压电子电路与半导体光源的接口、超导器件的串行偏置、不成熟的制造生态系统和低温基础设施等问题。”

把这技术论文在这里。公布的09/2021。

Primavera BA和Shainline JM(2021)半导体和超导光电硬件中神经形态超级计算的考虑。前面。>。15:732368。doi: 10.3389 / fnins.2021.732368



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