Loading...

Design of Neural Networks by Using Multiplexed Optical Neurons

Jalili, Sajjad | 2021

1255 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 54648 (05)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Electrical Engineering
  6. Advisor(s): Mehrany, Khashayar; Memarian, Mohammad
  7. Abstract:
  8. Electronic processors have encountered Moore’s limitations and they can not meet expectations following computer science advances in new algorithms such as neural networks. These limitations have brought research to focus on light as a high-capacity carrier of information. Light’s degrees of freedom can be exploited whenever the structure has devices able to carry, keep, manipulate and detect each DoF's information but this exploitation may itself lead to either a large footprint or more power consumption. Moreover, there are some scientific and technological difficulties in matching different computational algorithms to these DoF’s requirements. As a result, one must consider all advantages and limitations of each degree of freedom to design a suitable structure. This thesis designs a neural network by using multiplexed optical neurons and seeks a more efficient structure by multiplexing data on different degrees of freedom of light such as angular momentum, polarization, spatial frequency, or wavelength
  9. Keywords:
  10. Neural Networks ; Optical Computing ; Nonreciprocal Time Variant Structures ; Micro-ring Resonator ; Optical Multiplexing

 Digital Object List

 Bookmark

  • چکیده
  • فهرست‌ها
  • فهرست مطالب
  • جداول
  • تصاویر
  • نمودارها
  • پیشگفتار
  • فصل 1: اهمیت و ضرورت
  • 1. 1 مقدمه
  • 1. 2 دربارۀ شبکه‌های عصبی عمیق
    • 1. 2. 1 مسئلۀ یادگیری ماشین
    • 1. 2. 2 عصب، یک رده
    • 1. 2. 3 دسترسی بهتر با عمق بیشتر
    • 1. 2. 4 شبکه‌های عصبی دقیقاً چه می‌کنند؟*
      • 1. 2. 4. 1 دربارۀ تأثیر تعداد لایه‌ها
      • 1. 2. 4. 2 دربارۀ تأثیر تابع غیرخطی
      • 1. 2. 4. 3 توضیحی دربارۀ تعابیر مختلف
    • 1. 2. 5 جمع‌بندی این بخش
  • 1. 3 دربارۀ پیاده‌سازی
    • 1. 3. 1 بررسی یک نمونه
    • 1. 3. 2 ملاحظات و معیارهای پیاده‌سازی
      • 1. 3. 2. 1 دقت
      • 1. 3. 2. 2 سرعت و ظرفیت
      • 1. 3. 2. 3 مصرف توان
      • 1. 3. 2. 4 انعطاف‌پذیری
      • 1. 3. 2. 5 هزینۀ سخت‌افزار
      • 1. 3. 2. 6 مقیاس‌پذیری
      • 1. 3. 2. 7 جمع‌بندی
    • 1. 3. 3 روندها
    • 1. 3. 4 تجربه‌ها و عبرت‌ها
      • 1. 3. 4. 1 سطح اول: ابتکارها در نگاشت محاسبات به سخت‌افزار
      • 1. 3. 4. 2 سطح دوم: ابتکارها در طراحی سخت‌افزارها
      • 1. 3. 4. 3 سطح سوم: ابتکار در استفاده از فناوری‌های نو
    • 1. 3. 5 نتیجۀ این بخش
  • 1. 4 جمع‌بندی
  • فصل 2: دیگران
  • 2. 1 مقدمه
  • 2. 2 شبکه‌های عصبی نوری و دو رویکرد
  • 2. 3 قدم‌قدم به‌سوی شبکه‌های عصبی نوری
    • 2. 3. 1 اتصالات یا محیط انتشار
      • 2. 3. 1. 1 بررسی نمونه: انتشار آزاد اطلاعات
    • 2. 3. 2 محاسبات خطی یا تبدیل‌های خطی
      • 2. 3. 2. 1 بررسی نمونه: پراشه به‌مثابۀ همایه
      • 2. 3. 2. 2 بررسی نمونه: تزویجگر محاسبه‌گر
      • 2. 3. 2. 3 بررسی نمونه: پردازش با پالایش
      • 2. 3. 2. 4 بررسی نمونه: هستۀ محاسبۀ دانه
      • 2. 3. 2. 5 بررسی نمونه: مود به مود
    • 2. 3. 3 نور برای همۀ محاسبات شبکه‌های عصبی
      • 2. 3. 3. 1 بررسی نمونه: تغییر فاز غیرخطی
      • 2. 3. 3. 2 بررسی نمونه: لنز عمیق
    • 2. 3. 4 نگاهی دوباره برای ادامه
  • 2. 4 طرح‌ها از منظر معیارها
    • 2. 4. 1 دقت و داده
    • 2. 4. 2 بازدهی توان
    • 2. 4. 3 تأخیر، پهنای باند، چگالی محاسبه
    • 2. 4. 4 برنامه‌پذیری و انعطاف‌پذیری
    • 2. 4. 5 مقیاس‌پذیری
  • 2. 5 نتیجه‌گیری
  • فصل 3: پیش‌زمینه‌ها
  • 3. 1 مقدمه
  • 3. 2 طبیعت نور، درجات آزادی و ظرفیت اطلاعات
  • 3. 3 ظرفیت پردازش افزاره‌های نوری
    • 3. 3. 1 تبدیل خطی و ظرفیت پردازش
    • 3. 3. 2 تأثیر عمق
  • 3. 4 ترجیح نور همدوس بر ناهمدوس
    • 3. 4. 1 محدودیت‌های ریاضی استفاده از نورناهمدوس
    • 3. 4. 2 فرصت‌های خاص استفاده از میدان نوری همدوس*
  • 3. 5 نتیجه‌گیری
  • فصل 4: طرح و نتایج
  • 4. 1 مقدمه
  • 4. 2 طرح و اجزا
  • 4. 3 آشنایی با ریزحلقه
    • 4. 3. 1 افزودن اختلال
      • 4. 3. 1. 1 صحت‌سنجی حالت خاص: حل تحلیلی
  • 4. 4 فرصت‌های استفاده از ریزحلقۀ مختل‌شده
    • 4. 4. 1 تخمین تبدیل خطی یکانی دلخواه
    • 4. 4. 2 ناهم‌پاسخی و عدم‌تقارن
  • 4. 5 یک نمونه: یادگیری ارقام دست‌نویس
    • 4. 5. 1 نتایج مشابه با تعداد حلقه‌های کم‌تر و استفاده از مودهای جلورونده و عقب‌رونده
    • 4. 5. 2 بهبود نتایج با تعداد حلقه‌های مشابه و استفاده از مودهای جلورونده و عقب‌رونده
  • 4. 6 نتیجه‌گیری
  • فصل 5: بحث و نتیجه
  • پیوست ‌أ: اختلال چندنوایی
  • پیوست ‌ب: استفاده از درجات آزادی مکانی
  • ‌ب. 1 مقدمه
  • ‌ب. 2 شمای کلی
  • ‌ب. 3 طراحی موجبرها
    • ‌ب. 3. 1 دربارۀ روند طراحی موجبرها
    • ‌ب. 3. 2 انتخاب عرض موجبر اصلی
    • ‌ب. 3. 3 طراحی موجبر ریزحلقه‌ها
  • ‌ب. 4 طراحی ریزحلقه
    • ‌ب. 4. 1 دربارۀ روند طراحی ریزحلقۀ حساس به مود
    • ‌ب. 4. 2 انتخاب طول تزویج
    • ‌ب. 4. 3 انتخاب شعاع ریزحلقه
  • ‌ب. 5 طراحی چکه‌پالا*
  • ‌ب. 6 طراحی بازتابنده
  • ‌ب. 7 نتیجه‌گیری
  • ارجاعات
  • Abstract
...see more