Représentation artistique du traitement diffractif de l’information. Crédit : Ozcan Lab @ UCLA.
Des chercheurs de l’UCLA ont mené une analyse approfondie des stratégies de codage d’informations non linéaires pour les processeurs optiques diffractifs, offrant de nouvelles perspectives sur leurs performances et leur utilité. Leur étude, publiée dans Lumière : science et applicationsont comparé des stratégies de codage non linéaire plus simples à mettre en œuvre qui impliquent un codage de phase avec les performances des méthodes de codage d’informations non linéaires basées sur la répétition des données, mettant en lumière leurs avantages et leurs limites dans le traitement optique des informations visuelles.
Les processeurs optiques diffractifs, construits à partir de matériaux linéaires, effectuent des tâches de calcul en manipulant la lumière à l’aide de surfaces structurées. Le codage non linéaire des informations optiques peut améliorer les performances de ces processeurs, leur permettant de mieux gérer des tâches complexes telles que la classification d’images, l’imagerie de phase quantitative et le cryptage.
L’équipe de recherche de l’UCLA, dirigée par le professeur Aydogan Ozcan, a évalué diverses stratégies de codage non linéaire à l’aide de différents ensembles de données pour évaluer leurs performances d’inférence statistique. Leurs résultats ont révélé que la répétition des données au sein d’un volume diffractif, tout en améliorant la précision de l’inférence, compromet la capacité de transformation linéaire universelle des processeurs optiques diffractifs.
Par conséquent, les blocs diffractifs basés sur la répétition des données ne peuvent pas servir d’analogues optiques aux couches entièrement connectées ou convolutionnelles couramment utilisées dans les réseaux neuronaux numériques. Plus généralement, les processeurs diffractifs basés sur la répétition des données peuvent être perçus comme un analogue optique simplifié du concept de noyau de convolution dynamique utilisé dans certaines architectures de réseaux neuronaux. Malgré ses caractéristiques différentes, l’architecture de répétition des données au sein d’un processeur optique diffractif reste efficace pour les tâches d’inférence et offre des avantages en termes de résilience au bruit.
Différentes méthodes de codage non linéaire pour les processeurs optiques diffractifs utilisant des matériaux optiques linéaires. Crédit : Lumière : science et applications (2024). DOI : 10.1038/s41377-024-01529-8
En guise d’alternative, le codage de phase des informations d’entrée, sans répétition des données, offre une stratégie de codage non linéaire plus simple à mettre en œuvre avec une précision d’inférence statistiquement comparable. Implémenté directement via des modulateurs de lumière spatiale ou des objets en phase uniquement, le codage de phase est une alternative pratique en raison de sa simplicité et de son efficacité.
De plus, les processeurs diffractifs sans répétition de données n’ont pas besoin de prétraitement des informations d’entrée via un système numérique, ce qui est nécessaire pour la répétition des données visuelles. Par conséquent, la répétition des données peut prendre du temps, en particulier pour les objets d’entrée en phase uniquement, en raison de la nécessité d’une récupération de phase numérique et d’un prétraitement avant que la répétition des données visuelles puisse se produire.
Les résultats de l’équipe de recherche apportent des informations précieuses sur la relation push-pull entre les systèmes optiques diffractifs à base de matériaux linéaires et les stratégies de codage d’informations non linéaires. Ces résultats offrent un potentiel pour un large éventail d’applications, notamment les communications optiques, la surveillance et l’imagerie computationnelle.
La capacité d’améliorer la précision des inférences grâce à des stratégies de codage non linéaire peut améliorer les performances des processeurs optiques dans divers domaines, conduisant à des systèmes de traitement d’informations visuelles plus avancés et plus efficaces.
Les auteurs de cet article sont Yuhang Li, Jingxi Li et Aydogan Ozcan, tous trois affiliés au département de génie électrique et informatique de l’UCLA. Le professeur Ozcan est également directeur associé du California NanoSystems Institute (CNSI).
Plus d’information:
Yuhang Li et al, Codage non linéaire dans le traitement de l’information diffractive utilisant des matériaux optiques linéaires, Lumière : science et applications (2024). DOI : 10.1038/s41377-024-01529-8
Fourni par l’Institut d’ingénierie pour l’avancement technologique de l’UCLA
Citation: De nouveaux travaux éclairent le codage non linéaire dans les processeurs optiques diffractifs basés sur des matériaux linéaires (2024, 23 juillet) récupéré le 23 juillet 2024 à partir de
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