Descripción del proyecto
Una computación óptica basada en el tratamiento de señales neuronales mejora la eficacia energética
Las dendritas de las neuronas forman una estructura parecida a un árbol con muchas ramas dedicada, en gran medida, a recibir señales aferentes de otras neuronas y procesarlas. De hecho, algunas estimaciones sugieren que aproximadamente el 75 % de la superficie dendrítica participa en la transmisión sináptica o la recepción de una señal procedente de otras neuronas. El tratamiento de las señales neuronales en sí presenta características lineares y no lineares, análogas y umbral, además de ser complejo y eficaz. Algunos modelos han examinado las capacidades de dicha computación dendrítica. Los científicos del proyecto ADOPD, financiado con fondos europeos, se proponen aprovechar estos conceptos para unidades computacionales ultrarrápidas de fibra óptica, una base para la computación neuromórfica de siguiente generación con una reducción considerable del consumo energético con respecto a los ordenadores tradicionales. Dado que los usuarios finales exigen el tratamiento cada vez más rápido de cantidades exponencialmente mayores de información para aplicaciones como los teléfonos móviles, los juegos o los coches autónomos, las nuevas unidades computacionales basadas en sistemas de fibra óptica inspiradas por las dendritas podrían suponer un verdadero cambio.
Objetivo
The increased demand for computation with low energy consumption requires entirely novel hardware concepts. In ADOPD we develop ultra-fast computational units based on optical-fiber technologies exploiting information processing principles used by neurons in their dendritic trees. Dendritic processing is highly condensed, local, and parallel and it allows also for non-linear computations. These properties will first be modelled and in a second step transferred to optical systems consisting of fiber optics as well as other optical components. For the first prototype, ADOPD uses well-established single-mode fiber technology to build an optical-dendritic unit (ODU). From there, we move on to cutting-edge multi-mode fibers to obtain an all-optical second prototype of a dendritic tree with significantly higher computing power and compactness. Finally we will design computational models of networks of multiple ODUs to quantify the computational efficiency such multiple, parallel operating devices. Thus, the optical dendritic units created by ADOPD represent a novel, cutting-edge computing hardware for fast, low-power, parallel computing, with the potential to help addressing the rising demands for computation.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Convocatoria de propuestas
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H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
Régimen de financiación
RIA - Research and Innovation actionCoordinador
37073 Gottingen
Alemania