- 30,038
- 46
- 8 Ноя 2022
Физики превратили главный недостаток модели Хопфилда в преимущество.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:1200/675;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
<div itemprop="articleBody">Нейросеть, в которой память создают ультрахолодные атомы и свет, смогла хранить гораздо больше образов, чем классическая сеть Хопфилда сопоставимого размера. Команда Стэнфордского университета получила до семикратного прироста ёмкости и показала, что физическая система способна восстанавливать целые воспоминания по искажённым фрагментам.
Сеть Хопфилда работает как ассоциативная память. Сохранённые образы соответствуют устойчивым состояниям системы, поэтому неполный или повреждённый вход может постепенно привести сеть к ближайшему правильному варианту. Проблема появляется при росте числа воспоминаний. Энергетический ландшафт заполняют ложные минимумы, сеть превращается в спиновое стекло, а надёжное восстановление начинает разрушаться. Подобный перенос вычислений непосредственно в физическую среду уже исследуют в фотонных нейросетях , где математические операции выполняет сам свет.
Стэнфордская команда решила не бороться со спиновым стеклом, а превратить его хаотичные состояния в полезную память. Неравновесная квантово-оптическая динамика заставляет систему выбирать устойчивые состояния иначе, чем классическая модель Хопфилда. Ложные минимумы, которые обычно мешают восстановлению, при таком режиме становятся дополнительными пригодными для использования воспоминаниями.
Экспериментальную сеть собрали внутри оптического резонатора из двух изогнутых зеркал. Лазерные пинцеты удерживали конденсаты Бозе Эйнштейна, каждый из которых содержал не менее 10 тысяч атомов и в вычислительной модели играл роль одного «суператома». Фотоны многократно отражались между зеркалами и связывали атомные ансамбли друг с другом. Похожее тесное взаимодействие атомов и фотонов уже позволяет физикам использовать квантовую динамику как самостоятельный вычислительный ресурс.
Система включала до 20 эффективных спинов. Для 16-спиновых сетей средняя ёмкость составила 11,9 воспоминания против 3,6 у сопоставимой сети Хопфилда с хеббовским обучением. Когда физики ослабили оптические ловушки и позволили атомным облакам свободнее смещаться, одна конфигурация удержала 25 воспоминаний, примерно в семь раз больше сравнительного результата модели Хопфилда.
У рекорда есть цена. Чем больше воспоминаний помещалось в спиновое стекло, тем хуже отдельный образ переносил сильное искажение входных данных. Зато движение атомов неожиданно сыграло роль кратковременной синаптической пластичности. Атомные ансамбли немного меняли положение и тем самым перестраивали связи внутри сети. Похожую идею, где свойства физической среды берут на себя часть работы алгоритма, недавно использовали в волновом процессоре для непосредственного управления роботом.
Авторы пока не предлагают замену GPU или обычной оперативной памяти. Установка требует ультрахолодных атомов, вакуумной камеры, лазеров и сложной оптики, а эксперимент остаётся доказательством принципа. Главный результат заключается в другом. Физическая динамика способна дать ассоциативной памяти свойства, которых трудно добиться простым масштабированием классической электронной схемы. Работа опубликована 3 сентября 2026 года в журнале Science.
Фотоника уже постепенно забирает у электроники не только передачу данных, но и само обучение. В марте специалисты продемонстрировали спайковую нейросеть , где линейные и нелинейные операции выполнялись непосредственно светом, а задержка на чипе составляла около 320 пикосекунд.
Другой эксперимент объединил сенсор, память и обработку сигнала в одном светочувствительном элементе. Созданный инженерами фототранзистор не только реагировал на свет, но и сохранял след оптического импульса с управляемой скоростью забывания.
Масштаб интереса к оптическим вычислениям уже выходит далеко за пределы отдельных лабораторных установок. В Шанхае появилась специализированная фотонная лаборатория , ориентированная на архитектуры, где часть функций традиционной электроники берут на себя световые сигналы.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:1200/675;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
<div itemprop="articleBody">Нейросеть, в которой память создают ультрахолодные атомы и свет, смогла хранить гораздо больше образов, чем классическая сеть Хопфилда сопоставимого размера. Команда Стэнфордского университета получила до семикратного прироста ёмкости и показала, что физическая система способна восстанавливать целые воспоминания по искажённым фрагментам.
Сеть Хопфилда работает как ассоциативная память. Сохранённые образы соответствуют устойчивым состояниям системы, поэтому неполный или повреждённый вход может постепенно привести сеть к ближайшему правильному варианту. Проблема появляется при росте числа воспоминаний. Энергетический ландшафт заполняют ложные минимумы, сеть превращается в спиновое стекло, а надёжное восстановление начинает разрушаться. Подобный перенос вычислений непосредственно в физическую среду уже исследуют в фотонных нейросетях , где математические операции выполняет сам свет.
Стэнфордская команда решила не бороться со спиновым стеклом, а превратить его хаотичные состояния в полезную память. Неравновесная квантово-оптическая динамика заставляет систему выбирать устойчивые состояния иначе, чем классическая модель Хопфилда. Ложные минимумы, которые обычно мешают восстановлению, при таком режиме становятся дополнительными пригодными для использования воспоминаниями.
Экспериментальную сеть собрали внутри оптического резонатора из двух изогнутых зеркал. Лазерные пинцеты удерживали конденсаты Бозе Эйнштейна, каждый из которых содержал не менее 10 тысяч атомов и в вычислительной модели играл роль одного «суператома». Фотоны многократно отражались между зеркалами и связывали атомные ансамбли друг с другом. Похожее тесное взаимодействие атомов и фотонов уже позволяет физикам использовать квантовую динамику как самостоятельный вычислительный ресурс.
Система включала до 20 эффективных спинов. Для 16-спиновых сетей средняя ёмкость составила 11,9 воспоминания против 3,6 у сопоставимой сети Хопфилда с хеббовским обучением. Когда физики ослабили оптические ловушки и позволили атомным облакам свободнее смещаться, одна конфигурация удержала 25 воспоминаний, примерно в семь раз больше сравнительного результата модели Хопфилда.
У рекорда есть цена. Чем больше воспоминаний помещалось в спиновое стекло, тем хуже отдельный образ переносил сильное искажение входных данных. Зато движение атомов неожиданно сыграло роль кратковременной синаптической пластичности. Атомные ансамбли немного меняли положение и тем самым перестраивали связи внутри сети. Похожую идею, где свойства физической среды берут на себя часть работы алгоритма, недавно использовали в волновом процессоре для непосредственного управления роботом.
Авторы пока не предлагают замену GPU или обычной оперативной памяти. Установка требует ультрахолодных атомов, вакуумной камеры, лазеров и сложной оптики, а эксперимент остаётся доказательством принципа. Главный результат заключается в другом. Физическая динамика способна дать ассоциативной памяти свойства, которых трудно добиться простым масштабированием классической электронной схемы. Работа опубликована 3 сентября 2026 года в журнале Science.
Фотоника уже постепенно забирает у электроники не только передачу данных, но и само обучение. В марте специалисты продемонстрировали спайковую нейросеть , где линейные и нелинейные операции выполнялись непосредственно светом, а задержка на чипе составляла около 320 пикосекунд.
Другой эксперимент объединил сенсор, память и обработку сигнала в одном светочувствительном элементе. Созданный инженерами фототранзистор не только реагировал на свет, но и сохранял след оптического импульса с управляемой скоростью забывания.
Масштаб интереса к оптическим вычислениям уже выходит далеко за пределы отдельных лабораторных установок. В Шанхае появилась специализированная фотонная лаборатория , ориентированная на архитектуры, где часть функций традиционной электроники берут на себя световые сигналы.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
