Ein neuer, benutzerfreundlicher optischer Chip von Forschern der Huazhong University of Science and Technology kann sich selbst konfigurieren und verschiedene Funktionen ausführen. Die im "Optical Materials Express" beschriebene Entwicklung erreicht eine positive reelle Matrixberechnung und gibt dem Chip das Potenzial, in Systemen mit optischen neuronalen Netzen eingesetzt zu werden. Diese lassen sich für datenintensiven Aufgaben wie Bildklassifizierung, Gesteninterpretation und Spracherkennung verwenden.
Photonische integrierte Schaltkreise, die nach der Herstellung neu konfiguriert werden können, um verschiedene Funktionen zu erfüllen, wurden zwar entwickelt. Sie sind jedoch in der Regel schwierig zu konfigurieren, da Benutzer die interne Struktur und die Prinzipien des Chips verstehen und seine Grundeinheiten individuell anpassen müssen.
"Unser neuer Chip kann wie eine Blackbox behandelt werden, das heisst, die Benutzer müssen seine interne Struktur nicht verstehen, um seine Funktion zu ändern", so der leitende Forscher Jianji Dong. "Sie müssen nur ein Trainingsziel festlegen und mithilfe der Computersteuerung konfiguriert sich der Chip selbst, um die gewünschte Funktionalität auf der Grundlage der Eingabe und Ausgabe zu erreichen."
Der Chip basiert auf einem Netzwerk wellenleiterbasierter optischer Komponenten, sogenannter Mach-Zehnder-Interferometer, die in einem viereckigen Muster angeordnet sind. Die Forscher haben gezeigt, dass der Chip sich selbst konfigurieren kann, um optisches Routing, verlustarme Aufteilung der Lichtenergie und Matrixberechnungen zur Erstellung neuronaler Netze durchzuführen.
"Für die Zukunft erwarten wir die Realisierung grösserer programmierbarer On-Chip-Wellenleiternetzwerke. Mit weiteren Entwicklungen könnte es möglich werden, optische Funktionen zu erreichen, die mit denen von Field-Programmable Gate Arrays vergleichbar sind - elektrische integrierte Schaltkreise, die nach ihrer Herstellung für jede gewünschte Anwendung umprogrammiert werden können", führt Dong abschliessend aus.
