Descrizione del progetto
Il calcolo ottico basato sull’elaborazione del segnale neuronale migliora l’efficienza energetica
I dendriti dei neuroni formano una struttura ad albero altamente ramificata in gran parte dedicata alla ricezione dei segnali in arrivo da altri neuroni e alla loro elaborazione. In effetti, alcune stime suggeriscono che circa il 75 % della superficie dendritica partecipa alla trasmissione sinaptica o alla ricezione di un segnale da altri neuroni. L’elaborazione stessa ha caratteristiche lineari e non lineari, analogiche e di soglia, oltre ad essere complessa ed efficiente. I modelli hanno analizzato le capacità di tale calcolo dendritico. Gli scienziati che lavorano al progetto ADOPD, finanziato dall’UE, intendono sfruttare questi concetti per unità di calcolo ultraveloci in fibra ottica, una base per il calcolo neuromorfico di nuova generazione con un consumo energetico notevolmente ridotto rispetto ai computer standard. Poiché gli utenti finali richiedono un’elaborazione sempre più rapida di quantità di informazioni in aumento esponenziale per applicazioni che vanno dai telefoni cellulari e giochi alle auto a guida autonoma, nuove unità di calcolo basate su sistemi in fibra ottica ispirati ai dendriti potrebbero rappresentare un punto di svolta.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Invito a presentare proposte
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H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
Meccanismo di finanziamento
RIA - Research and Innovation actionCoordinatore
37073 Gottingen
Germania