Hoog performante optische reservoir computing gebaseerd op spatiaal gedistribueerde systemen

De hedendaagse combinatie van de von Neumann-architectuur, digitale codering en geïntegreerde micro-elektronica zal niet snel overtroffen worden bij het uitvoeren van zware berekeningen. Niettemin zijn vele taken, zoals gezichts- en spraakherkenning, die het menselijk brein in een oogwenk verwerkt, erg veeleisend voor deze computerarchitectuur. Zo zijn grote en kostbare computermiddelen en een hoog energieverbruik haast onvermijdelijk. Om deze reden wekken neuron-geïnspireerde of neuromorfe computertechnieken vernieuwde interesse. Tegelijkertijd bloeit de productie van fotonische systemen door de vraag naar hoge capaciteit optische communicatieverbindingen. Het huwelijk van fotonica en neuromorfe technieken herbevestigt het begrip ‘rekenen met licht’. Wij richten ons op efficiënte (d.w.z. snelle en energiezuinige) analoge fotonische computersystemen, gebaseerd op het concept van reservoir computing (RC). Dit computerparadigma biedt een kader om de overgangsdynamiek van een niet-lineair dynamisch systeem te exploiteren om nuttige berekeningen te kunnen uitvoeren. In dit project zullen we een RC-architectuur implementeren met als reservoir een spatiaal gedistribueerd niet-lineair fotonisch systeem met diffusieve koppeling tussen de verschillende regio's of neuronen. Zo'n aanpak maakt het mogelijk om het massale parallellisme en de hoge bandbreedte die optische systemen te bieden hebben, ten volle te benutten, terwijl de systeemarchitectuur eenvoudig en schaalbaar blijft. Dit onderzoek zal dus de weg vrijmaken om optische RC-systemen te implementeren voor een verscheidenheid aan complexe computertaken.