European Training Network on Post-Digital Computing (Post-Digital)

Projektinformationen

POST-DIGITAL

ID Finanzhilfevereinbarung: 860360

DOI

10.3030/860360

Projekt abgeschlossen

EK-Unterschriftsdatum 27 März 2020

Startdatum 1 April 2020

Enddatum 31 März 2024

Finanziert unter

• EXCELLENT SCIENCE - Marie Skłodowska-Curie Actions

Gesamtkosten

€ 4 021 262,28

EU-Beitrag

€ 4 021 262,28

Koordiniert durch

ASTON UNIVERSITY
United Kingdom

CORDIS bietet Links zu öffentlichen Ergebnissen und Veröffentlichungen von HORIZONT-Projekten.

Links zu Ergebnissen und Veröffentlichungen von RP7-Projekten sowie Links zu einigen Typen spezifischer Ergebnisse wie Datensätzen und Software werden dynamisch von OpenAIRE abgerufen.

Leistungen

Documents, reports (23)

Report on final prototype of integrated neuromorphic system with integrated readout
Network applications of neuromorphic computing (OTAW3)
3rd year POST-DIGITAL workshop

3rd year POST-DIGITAL workshop

Report on the design of photonic- and electronic- based analogue computing

Report on the design of photonic- and electronic- based analogue computing.

Report on first prototype of integrated neuromorphic system with integrated readout
Open-to-all Workshop I (OTAW I) (details on courses provided and ESR attendance record)
Final report on publications and public engagement activities completed
POST-DIGITAL Mini-symposia: Progress online adaptation of conceptor-controlled neural networks
Open-to-all Workshop II (OTAW II) (details on courses provided and ESR attendance record)
Simulation-based evaluation of multi-reservoir design methodology for standard and advanced benchmarks
1st year POST-DIGITAL workshop and TSW I (details on courses provided)
POST-DIGITAL Mini-symposia: Design methodology for powerful hierarchical integrated analog computing systems
2nd year POST-DIGITAL workshop (details on courses provided and ESR attendance record)
Report on the characterization of the photonic- and electronic- based analogue computing implementations
Report on comparison of neuromorphic computation solutions, with respect to performance on standard tasks, speed, energy consumption and footprint.
Report on critical gaps in existing formal methods to capture computation in unconventional substrates
Final POST-DIGITAL workshop (details on courses provided and ESR attendance record)
Report on novel approaches (I) core formal ideas and demo implementations in simulation and (II) worked-out formalism and demo implementations in unconventional hardware
Interim report on publications and public engagement activities completed
"International Summer School on the topic of ""Novel Nonlinear Substrates for Neural Networks"""

International Summer School on the topic of “Novel Nonlinear Substrates for Neural Networks”

Simulation and experimental study of application of photonic reservoir computing to non-linear optical channel equalization
Report on the evaluation of the photonic- and electronic- based analogue computing implementations
POST-DIGITAL Mini-symposia: Integrated photonic reservoir computing for telecom applications

POST-DIGITAL Mini-symposia: Integrated photonic reservoir computing for telecom applications

Other (1)

15 Doctoral degrees awarded

Websites, patent fillings, videos etc. (1)

POST-DIGITAL website completed

POST-DIGITAL website completed

Veröffentlichungen

Peer reviewed articles (29)

Hands-on reservoir computing: a tutorial for practical implementation

Autoren: Matteo Cucchi, Steven Abreu, Giuseppe Ciccone, Daniel Brunner and Hans Kleemann
Veröffentlicht in: Neuromorphic Computing and Engineering, Ausgabe Volume 2, Number 3, 2022, ISSN 2634-4386
Herausgeber: IOP Publishing Ltd
DOI: 10.1088/2634-4386/ac7db7

Computational metrics and parameters of an injection-locked large area semiconductor laser for neural network computing

Autoren: Anas Skalli, Xavier Porte, Nasibeh Haghighi, Stephan Reitzenstein, James A. Lott, and Daniel Brunner
Veröffentlicht in: Optical Materials Express, Ausgabe 21593930, 2022, ISSN 2159-3930
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/ome.451524

Integrated programmable spectral filter for frequency-multiplexed neuromorphic computers

Autoren: TIGERS JONUZI, ALESSANDRO LUPO, MIGUEL C.SORIANO, SERGE MASSAR, J. D. DOMENÉCH
Veröffentlicht in: Optics Express, Ausgabe 31(12), 2023, Seite(n) 19255-19265, ISSN 1094-4087
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/oe.489246

A complete, parallel and autonomous photonic neural network in a semiconductor multimode laser

Autoren: Xavier Porte, Anas Skalli, Nasibeh Haghighi, Stephan Reitzenstein, James A Lott, Daniel Brunner
Veröffentlicht in: Journal of Physics: Photonics, Ausgabe 3/2, 2021, Seite(n) 024017, ISSN 2515-7647
Herausgeber: IOP Institute of Physics
DOI: 10.1088/2515-7647/abf6bd

Exploiting oscillatory dynamics of delay systems for reservoir computing

Autoren: Mirko Goldmann; Ingo Fischer; Claudio R. Mirasso; Miguel C. Soriano
Veröffentlicht in: Chaos, Ausgabe 33, 2023, Seite(n) 093139, ISSN 1089-7682
Herausgeber: AIP Publishing
DOI: 10.1063/5.0156494

56 GBaud PAM-4 100 Km Transmission System With Photonic Processing Schemes

Autoren: Irene Estébanez; Shi Li; Janek Schwind; Ingo Fischer; Stephan Pachnicke; Apostolos Argyris
Veröffentlicht in: Journal of Lightwave Technology, 2021, Seite(n) 55 - 62, ISSN 0733-8724
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1109/jlt.2021.3117921

Photonic reservoir computing for nonlinear equalization of 64-QAM signals with a Kramers–Kronig receiver

Autoren: Sarah Masaad, Emmanuel Gooskens , Stijn Sackesyn , Joni Dambre and Peter Bienstman
Veröffentlicht in: Nanophotonics, 2022, ISSN 2192-8606
Herausgeber: De Gruyter
DOI: 10.1515/nanoph-2022-0426

High Speed Human Action Recognition using a Photonic Reservoir Computer

Autoren: Enrico Picco, Piotr Antonik, Serge Massar
Veröffentlicht in: Neural Networks,, Ausgabe Volume 165,, 2023, Seite(n) 662-675, ISSN 0893-6080
Herausgeber: Pergamon Press Ltd.

Weak Kerr Nonlinearity Boosts the Performance of Frequency-Multiplexed Photonic Extreme Learning Machines: A Multifaceted Approach

Autoren: Marina Zajnulina, Alessandro Lupo, Serge Massar
Veröffentlicht in: Optics Express, 2024, ISSN 1094-4087
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/oe.503279

Photonic neuromorphic computing using vertical cavity semiconductor lasers

Autoren: Anas Skalli, Joshua Robertson, Dafydd Owen-Newns, Matej Hejda, Xavier Porte, Stephan Reitzenstein, Antonio Hurtado, D. Brunner
Veröffentlicht in: Optical Materials Express, Ausgabe 12, 2022, Seite(n) 2395-2414, ISSN 2159-3930
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/ome.450926

Experimental implementation of a neural network optical channel equalizer in restricted hardware using pruning and quantization

Autoren: Diego Argüello Ron, Pedro J. Freire, Jaroslaw E. Prilepsky, Morteza Kamalian-Kopae, Antonio Napoli, Sergei K. Turitsyn
Veröffentlicht in: Scientific Reports, Ausgabe 12, 2022, ISSN 2045-2322
Herausgeber: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41598-022-12563-0

Information Processing Capacity of a Single-Node Reservoir Computer: An Experimental Evaluation

Autoren: Benedikt Vettelschoss; André Röhm; Miguel C. Soriano
Veröffentlicht in: IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, Ausgabe Special Ausgabe on New Frontiers in Extremely Efficient Reservoir Computing, 2021, ISSN 2162-237X
Herausgeber: IEEE Computational Intelligence Society
DOI: 10.1109/tnnls.2021.3116709

Online digital compensation of pump dithering induced phase and amplitude distortions in transmission links with cascaded fibre-optical parametric amplifiers

Autoren: Long H. Nguyen, Sonia Boscolo, and Stylianos Sygletos
Veröffentlicht in: Opt. Express, Ausgabe 32, 2024, Seite(n) 13467-13477, ISSN 1094-4087
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/oe.516840

Photonic extreme learning machine based on frequency multiplexing

Autoren: Alessandro Lupo, Lorenz Butschek, and Serge Massar
Veröffentlicht in: Optics Express, Ausgabe Volume . 29,Ausgabe 18,, 2021, Seite(n) p. 28257-28276, ISSN 1094-4087
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/oe.433535

Learn one size to infer all: Exploiting translational symmetries in delay-dynamical and spatio-temporal systems using scalable neural networks

Autoren: Mirko Goldmann, Claudio R. Mirasso, Ingo Fischer, Miguel C. Soriano
Veröffentlicht in: PHYSICAL REVIEW E, Ausgabe Vol. 106, Iss. 4, 2022, ISSN 2470-0045
Herausgeber: American Physical Society
DOI: 10.48550/arxiv.2111.03706

Photonic reservoir computer based on frequency multiplexing

Autoren: Lorenz Butschek, Akram Akrout, Evangelia Dimitriadou, Alessandro Lupo, Marc Haelterman, Serge Massar
Veröffentlicht in: Optics Letters, Ausgabe Vol. 47, Ausgabe 4,, 2022, Seite(n) pp. 782-785, ISSN 0146-9592
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/ol.451087

A photonics perspective on computing with physical substrates

Autoren: S. Abreu, I. Boikov, M. Goldmann, T. Jonuzi, A. Lupo, S. Masaad, L. Nguyen, E. Picco, G. Pourcel, A. Skalli, L. Talandier, B. Vettelschoss, E.A. Vlieg, A. Argyris, P. Bienstman, D. Brunner, J. Dambre, L. Daudet, J.D. Domenech, I. Fischer, F. Horst, S. Massar, C.R. Mirasso, B.J. Offrein, A. Rossi, M.C. Soriano, S. Sygletos, S.K. Turitsyn
Veröffentlicht in: Reviews in Physics, Ausgabe 12, 2024, Seite(n) 100093, ISSN 2405-4283
Herausgeber: Elsevier B.V.
DOI: 10.1016/j.revip.2024.100093

Deep photonic reservoir computer based on frequency multiplexing with fully analog connection between layers

Autoren: Alessandro Lupo, Enrico Picco, Marina Zajnulina, and Serge Massar
Veröffentlicht in: Optica, Ausgabe Vol. 10, Ausgabe 11,, 2023, Seite(n) 1478-1485, ISSN 2334-2536
Herausgeber: OPTICA Publishing Group
DOI: 10.1364/optica.489501

Photonic neuromorphic technologies in optical communications

Autoren: Apostolos Argyris
Veröffentlicht in: Nanophotonics, Ausgabe Volume 11 Ausgabe 5, 2022, ISSN 2192-8606
Herausgeber: De Gruyter
DOI: 10.1515/nanoph-2021-0578

Parallel Extreme Learning Machines Based on Frequency Multiplexing

Autoren: Alessandro Lupo, Serge Massar
Veröffentlicht in: MDPI Applied Sciences, Ausgabe Volume 12, Ausgabe 1, Special Ausgabe Neuromorphic Photonics: Current Devices, Systems and Perspectives, 2021, Seite(n) p. 214, ISSN 2076-3417
Herausgeber: MDPI
DOI: 10.3390/app12010214

Is the Number of Trainable Parameters All That Actually Matters?

Autoren: Chatelain, Amélie; Djeghri, Amine; Hesslow, Daniel; Launay, Julien; Poli, Iacopo
Veröffentlicht in: Proceedings of Machine Learning Research, Ausgabe 163, 2022, ISSN 2640-3498
Herausgeber: MLR Press

Exploiting transient dynamics of a time-multiplexed reservoir to boost the system performance

Autoren: Mirko Goldmann, Claudio R. Mirasso, Ingo Fischer, Miguel C. Soriano
Veröffentlicht in: 2021 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN), 2021, ISSN 2161-4407, ISBN 978-1-6654-3900-8
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/ijcnn52387.2021.9534333

Nonlinear photonic dynamical systems for unconventional computing

Autoren: Daniel Brunner; Laurent Larger; Miguel Cornelles Soriano
Veröffentlicht in: Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, Ausgabe 21854106, 2022, ISSN 2185-4106
Herausgeber: jstage
DOI: 10.1587/nolta.13.26

Boolean learning under noise-perturbations in hardware neural networks

Autoren: Louis Andreoli, Xavier Porte, Stéphane Chrétien, Maxime Jacquot, Laurent Larger, Daniel Brunner
Veröffentlicht in: Nanophotonics, Ausgabe 9/13, 2020, Seite(n) 4139-4147, ISSN 2192-8614
Herausgeber: De Gruyter
DOI: 10.1515/nanoph-2020-0171

Evanescent coupling of nonlinear integrated cavities for all-optical reservoir computing

Autoren: I K Boikov, D Brunner, A De Rossi
Veröffentlicht in: New Journal of Physics, Ausgabe 25, 2023, Seite(n) 093056, ISSN 1367-2630
Herausgeber: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1367-2630/acfba6

Analog information processing with time-multiplexed optoelectronic systems

Autoren: Mirko Goldmann, Ingo Fischer, Miguel C. Cornelles-Soriano
Veröffentlicht in: Emerging Topics in Artificial Intelligence (ETAI) 2021, Ausgabe 11804, 118041X, 2022, ISSN 0277-786X
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.2594151

Reducing Computational Complexity of Neural Networks in Optical Channel Equalization: From Concepts to Implementation

Autoren: Pedro J. Freire, Antonio Napoli, Bernhard Spinnler, Michael Anderson, Diego Argüello Ron, Wolfgang Schairer, Thomas Bex, Nelson Costa, Sergei K. Turitsyn, Jaroslaw E. Prilepsky
Veröffentlicht in: Journal of Lightwave Technology, Ausgabe 41, 2024, Seite(n) 4557-4581, ISSN 0733-8724
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1109/jlt.2023.3234327

Toward a formal theory for computing machines made out of whatever physics offers

Autoren: Herbert Jaeger, Beatriz Noheda & Wilfred G. van der Wiel
Veröffentlicht in: Nature Communications, Ausgabe volume 14, Article number: 4911 (2023), 2023, ISSN 2041-1723
Herausgeber: Nature Publishing Group

An Integrated Photorefractive Analog Matrix-Vector Multiplier for Machine Learning

Autoren: Elger A. Vlieg,Lucas Talandier, Roger Dangel, Folkert Horst, Bert J. Offrein
Veröffentlicht in: Applied Sciences, Ausgabe 12(9), 2022, Seite(n) 4226, ISSN 2076-3417
Herausgeber: MDPI
DOI: 10.3390/app12094226

Conference proceedings (9)

The Demonstration of Photorefractive Synaptic Connections for an Integrated Photonic Crossbar Array

Autoren: Elger A. Vlieg, Folkert Horst, Roger Dangel, Bert J. Offrein
Veröffentlicht in: 2023 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-EQEC), 2023, Seite(n) 1-1
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/cleo/europe-eqec57999.2023.10232391

Flow cytometry with event-based vision and spiking neuromorphic hardware

Autoren: Steven Abreu, Muhammed Gouda, Alessio Lugnan, Peter Bienstman
Veröffentlicht in: Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) Workshops, Ausgabe pp. 4139-4147, 2023
Herausgeber: Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) Workshops

A complete, parallel, and autonomous photonic neural network in a semiconductor multimode laser

Autoren: Anas Skalli, Javier Porte, Nasibeh Haghighi, Stephan Reitzenstein, James A. Lott, Daniel Brunner
Veröffentlicht in: Emerging Topics in Artificial Intelligence (ETAI) 2021, 2021
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.2594646

Photonic co-processors in HPC: Using LightOn OPUs for Randomized Numerical Linear Algebra

Autoren: Daniel Hesslow, Alessandro Cappelli, Igor Carron, Laurent Daudet, Raphael Lafargue, Kilian Muller, Ruben Ohana, Gustave Pariente, Iacopo Poli
Veröffentlicht in: 2021 IEEE Hot Chips 33 Symposium (HCS), 2022, Seite(n) 1-9
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/hcs52781.2021.9566948

What Language Model Architecture and Pretraining Objective Work Best for Zero-Shot Generalization?

Autoren: Thomas Wang, Adam Roberts, Daniel Hesslow, Teven Le Scao, Hyung Won Chung, Iz Beltagy, Julien Launay, Colin Raffel
Veröffentlicht in: Proceedings of the 39 th International Conference on Machine Learning, 2022, ISSN 2640-3498
Herausgeber: MLR press

Programmable photorefractive optical synapses in integrated photonics for neuromorphic computing

Autoren: Elger A. Vlieg, Folkert Horst, Roger Dangel, and Bert J. Offrein
Veröffentlicht in: European Conference on Integrated Optics, 2023
Herausgeber: University of Twente

Neural Network Computing using a Semiconductor Multimode Laser

Autoren: Xavier Porte, Anas Skalli, Nasibeh Haghighi, Stephan Reitzenstein, James A. Lott, Daniel Brunner
Veröffentlicht in: OSA Nonlinear Optics 2021, 2022
Herausgeber: Optica Publishing Group
DOI: 10.1364/nlo.2021.nth1a.2

Photonic photorefractive MAC accelerator for Machine Learning

Autoren: Elger A. Vlieg, Roger Dangel, Folkert Horst, Bert J. Offrein
Veröffentlicht in: Photonics in Switching and Computing 2021, 2022
Herausgeber: Optica Publishing Group
DOI: 10.1364/psc.2021.m2b.3

Motivation and Challenges for Applying Photonic Neuromorphic Computing Technologies

Autoren: B.J. Offrein, E.A. Vlieg, F. Hermann, L. Carraria Martinotti, F. Horst
Veröffentlicht in: 2023 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-EQEC), 2023
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/cleo/europe-eqec57999.2023.10232665

Other (13)

Concepts and Paradigms for Neuromorphic Programming

Autoren: Steven Abreu
Veröffentlicht in: 2023
Herausgeber: arxiv

Toward a formal theory for computing machines made out of whatever physics offers: extended version

Autoren: Herbert Jaeger, Beatriz Noheda, Wilfred G. van der Wiel
Veröffentlicht in: 2023
Herausgeber: ArXive
DOI: 10.48550/arxiv.2307.15408

Nonlinear integrated optical resonators for optical fibre data recovery

Autoren: Ivan K. Boikov, Daniel Brunner, Alfredo De Rossi
Veröffentlicht in: 2024
Herausgeber: ArXiv

Neuromorphic Intermediate Representation: A Unified Instruction Set for Interoperable Brain-Inspired Computing

Autoren: Pedersen, Jens E.; Abreu, Steven; Jobst, Matthias; Lenz, Gregor; Fra, Vittorio; Bauer, Felix C.; Muir, Dylan R.; Zhou, Peng; Vogginger, Bernhard; Heckel, Kade; Urgese, Gianvito; Shankar, Sadasivan; Stewart, Terrence C.; Eshraghian, Jason K.; Sheik, Sadique
Veröffentlicht in: 2023
Herausgeber: arXive
DOI: 10.48550/arxiv.2311.14641

Training a spiking neural network on an event-based label-free flow cytometry dataset

Autoren: Gouda, Muhammed; Abreu, Steven; Lugnan, Alessio; Bienstman, Peter
Veröffentlicht in: arxiv, Ausgabe 33, 2023
Herausgeber: Arxiv
DOI: 10.48550/arxiv.2303.10632

Fully analog photonic deep Reservoir Computer based on frequency multiplexing.

Autoren: A. Lupo, E. Picco, M. Zajnulina, S. Massar.
Veröffentlicht in: Arxiv, 2023
Herausgeber: Arxiv
DOI: 10.48550/arxiv.2305.08892

Realization of Neural Network-based Optical Channel Equalizer in Restricted Hardware

Autoren: Diego R. Arguello, Pedro J. Freire, Jaroslaw E. Prilepsky, Antonio Napoli, Morteza Kamalian-Kopae, Sergei K. Turitsyn
Veröffentlicht in: 2021
Herausgeber: Arxiv

Direct coupling of nonlinear integrated cavities for all-optical reservoir computing

Autoren: Ivan Boikov, Daniel Brunner, Alfredo De Rossi
Veröffentlicht in: 2023
Herausgeber: ArXiv

Photonic processing for a 56 GBaud PAM-4 100 km Transmission System

Autoren: Estébanez, Irene; Li, Shi; Schwind, Janek; Fischer, Ingo; Pachnicke, Stephan; Argyris, Apostolos
Veröffentlicht in: 2022
Herausgeber: IFISC

Contrastive Embeddings for Neural Architectures

Autoren: Daniel Hesslow & Iacopo Poli
Veröffentlicht in: 2021
Herausgeber: Arxiv
DOI: 10.48550/arxiv.2102.04208

Efficient Optimisation of Physical Reservoir Computers using only a Delayed Input

Autoren: Picco, Enrico; Jaurigue, Lina; Lüdge, Kathy; Massar, Serge
Veröffentlicht in: 2023
Herausgeber: ArXiv
DOI: 10.48550/arxiv.2401.14371

Timescales: the choreography of classical and unconventional computing

Autoren: Herbert Jaeger*, Francky Catthoor
Veröffentlicht in: 2023
Herausgeber: arXiv
DOI: 10.48550/arxiv.2301.00893

Deep Photonic Reservoir Computer for Speech Recognition

Autoren: Enrico Picco, Alessandro Lupo, Serge Massar
Veröffentlicht in: 2023
Herausgeber: Arxiv
DOI: 10.48550/arxiv.2312.06558

Rechte des geistigen Eigentums

Patent (1)

METHOD AND SYSTEM FOR MACHINE LEARNING USING OPTICAL DATA

Antrags-/Publikationsnummer: 21 305295
Datum: 2021-03-11
Antragsteller: LIGHT ON