Projektbeschreibung
Einsatz nichtlinearer Metasurfaces für energieeffiziente photonische neuronale Netze
Künstliche neuronale Netze, wie die von ChatGPT, verändern die Gesellschaft. Dabei entstehen jedoch hohe Energiekosten, wobei sich der Energieverbrauch alle zwei Monate verdoppelt. Dieses unhaltbare Wachstum ist auf die stromintensive Hardware zurückzuführen, die für die komplexe Vernetzung erforderlich ist. Eine vielversprechende Alternative bietet die Photonik, die einen schnelleren und energieeffizienteren Betrieb ermöglicht. Für die Implementierung photonischer neuronaler Netze mit fortgeschrittenen Lernfähigkeiten fehlt jedoch ein grundlegender Baustein: eine nichtlineare Aktivierungsschicht, die nicht polynomial ist und die ihr Signal an nachfolgende Schichten kaskadieren kann. Unterstützt über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahme plant das Projekt CoMet die Entwicklung einer bahnbrechenden thermooptisch rekonfigurierbaren nichtlinearen Metasurface. Es zielt darauf ab, das Potenzial für skalierbare und effiziente photonische neuronale Netze weiterzuentwickeln, die zu Fortschritten in der KI der nächsten Generation beitragen werden.
Ziel
With the advent of large language models (e.g. ChatGPT), the use of artificial neural networks has become ubiquitous in our society. However, the energy consumption is currently doubling every two months, leading to an unsustainable growth. This is primarily caused by the extensive interconnectivity that characterizes neural networks’ hardware architecture, which are notably challenging and power-consuming to implement in electronics. Photonics offers a promising solution, enabling faster operations with significantly reduced energy consumption. Fully-connected layers are already available in several photonic platforms, including complex media, one of the applicant’s main areas of expertise. However, optics still lacks a fundamental building block for implementing neural networks with advanced learning capabilities: a nonlinear activation layer that is non-polynomial and able to cascade its signal to subsequent layers.
This MSCA PF will focus on developing a thermo-optically reconfigurable nonlinear metasurface, designed to implement such nonlinear activation layer. With this innovative device, the COMET project will demonstrate that the combination of COmplex media and METasurfaces can provide a scalable, computationally powerful and efficient photonic neural network.
The project will be conducted at Politecnico di Milano with Prof. Michele Celebrano, expert in nonlinear optics and metasurfaces. It will also include a secondment at Sorbonne Université, in Prof. Sylvain Gigan’s group, which specializes in complex media and their applications in photonic computing. The combined expertise of the applicant and the two host institutions will ensure that CoMet makes its unique contribution to the development of more efficient next-generation AI.
The scientific excellence of CoMet, along with the experience gained during the PF, will greatly improve my chances of obtaining an ERC Starting Grant, or secure a tenure-track position to establish my own research group.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
Die Klassifikation dieses Projekts wurde von Menschen validiert.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
Die Klassifikation dieses Projekts wurde von Menschen validiert.
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Elektromagnetismus und Elektronik Optoelektronik
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Elektromagnetismus und Elektronik Mikroelektronik
- Naturwissenschaften Informatik und Informationswissenschaften künstliche Intelligenz maschinelles Lernen Deep Learning
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik nichtlineare Optik
Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2024-PF-01
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
20133 Milano
Italien
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.