全新硅芯片能精准分发光信号

北京，7月30日，《科学技术日报》(实习生郭子硕)根据物理学家组织网络最近的一份报告，美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员开发了一种能够精确分离发光信号的硅片，为未来的神经网络研究提供了一种潜在的设计方法。

人脑有数十亿个神经元(神经细胞)，每个神经元之间有数千个连接点。许多研究项目致力于制造模拟大脑的人工神经网络电路。然而，传统的电子器件如半导体电路通常不能满足正常工作的神经网络中极其复杂的电路要求。

NIST团队建议用光代替电流作为信号媒介。在解决复杂问题时，神经网络已经显示出优异的能力，例如快速模式识别和精确的数据分析。光的应用将进一步加快信号传播，消除电荷干扰。

NIST团队的物理学家杰夫·奇尔斯说:“光的优势在于它可以进一步优化神经网络的性能，使它们能够进行精确的科学数据分析，如寻找类地行星和用于量子信息科学等。加快高智能无人机控制系统的开发和研究

据报道，NIST设计的芯片通过两层光子波导的垂直堆叠克服了光信号应用中的主要困难。这种结构将光限制在光信号路由的狭窄路径上，这在很大程度上类似于使用电线来路由电信号。这种三维设计使得复杂的路由机制能够运行，从而完成模拟神经系统运行过程的必要步骤。

研究人员称激光通过光纤传输到芯片。根据选定的光强和分布模式，芯片将把每个输入路由到输出组。为了评估输出结果，他们制作了输出信号的图像。结果表明，该方法最终输出高度均匀，误码率低，实现了精确的功率分配。

研究小组说他们真的做了两件事。一是开始使用三维设计模型来实现更多的光传输连接；此外，新测量技术的成功发展使得光子系统中许多器件的特性得以体现。随着对光电子神经系统的大规模深入研究，这两个突破将发挥至关重要的作用。