Μελέτη φωτονικών νευρομορφικών διατάξεων βασισμένων σε παλμικά λέιζερ κβαντικών τελειών και επαναδιατάξιμες φωτονικές συνάψεις για εφαρμογές επεξεργασίας σήματος

Περίληψη

Η διδακτορική αυτή διατριβή μελετά φωτονικές συσκευές για τον σχεδιασμό υψίρυθμων και ενεργειακά αποδοτικών νευρομορφικών επεξεργαστών για παλμικά νευρωνικά δίκτυα (spiking neural network, SNN). Κάθε SNN αποτελείται από δύο κύρια στοιχεία που είναι ο παλμικός νευρώνας και οι συνάψεις που παρέχουν τη συνδεσμολογία των νευρώνων. Μεταφέροντας αυτή την τοπολογία στο φωτονικό πεδίο, ημιαγωγικά λέιζερ κβαντικών τελειών (QD) διερευνώνται ως παλμικοί νευρώνες, καθώς έχουν την ίδια δυναμική περιγραφή με τα βιολογικά νευρικά κύτταρα, αλλά παράγουν παλμούς έως και 6 τάξεις μεγέθους πιο γρήγορους. Οι συνάψεις υλοποιούνται με σύμφωνα φωτονικά πλέγματα από ρυθμιζόμενα Mach Zehnder συμβολόμετρα για πολλαπλασιασμό πίνακα-διανύσματος με παθητικά στοιχεία και ταχύτητες που περιορίζονται μόνο από τα διαθέσιμα ηλεκτρονικά στοιχεία ελέγχου (GHz ρυθμοί). Τα λέιζερ QD μελετώνται ως νευρομορφικοί κόμβοι βασισμένοι σε οπτική έγχυση. Η θεωρητική περιγραφή συμπεριλαμβάνει την εκπομπή από δύο στάθμες, που είναι ...
περισσότερα

Περίληψη σε άλλη γλώσσα

This doctoral thesis focuses on the investigation of photonic devices for the design a high-speed and power efficient neuromorphic photonic platform for spiking neural networks (SNN). Each SNN consists of two major components, namely the spiking neuron and the synapses that provide the interconnection. Transferring this topology in the photonic domain, semiconductor quantum dot lasers (QD) are investigated as spiking nodes, since they are described by dynamics that are similar to those of the biological neural cells, but they produce spikes in the form of optical pulses and at time-scales that are 6 orders of magnitude faster. Synapses are implemented with coherent photonic meshes of tunable Mach Zehnder interferometers, providing matrix-vector multiplication with passive elements at speeds limited only by the available electronics (GHz rates).QD lasers are theoretically studied for the case of neuromorphic nodes based on optical injection. The theoretical description considers the du ...
περισσότερα

Όλα τα τεκμήρια στο ΕΑΔΔ προστατεύονται από πνευματικά δικαιώματα.

DOI
10.12681/eadd/57089
Διεύθυνση Handle
http://hdl.handle.net/10442/hedi/57089
ND
57089
Εναλλακτικός τίτλος
Study of photonic neuromorphic devices based on spiking quantum dot lasers and reconfigurable photonic synapses for signal processing applications
Συγγραφέας
Σαράντογλου, Γεώργιος (Πατρώνυμο: Χρήστος)
Ημερομηνία
2024
Ίδρυμα
Πανεπιστήμιο Αιγαίου. Σχολή Πολυτεχνική. Τμήμα Μηχανικών Πληροφοριακών και Επικοινωνιακών Συστημάτων. Εργαστήριο Πληροφοριακών Συστημάτων
Εξεταστική επιτροπή
Μεσαριτάκης Χάρης
Μπόγρης Αντώνιος
Βουγιούκας Δημοσθένης
Καλλίγερος Εμμανουήλ
Σκιάνης Χαράλαμπος
Κωστούλας Θεόδωρος
Κομίνης Ιωάννης
Επιστημονικό πεδίο
Φυσικές ΕπιστήμεςΦυσική ➨ Οπτική
Επιστήμες Μηχανικού και ΤεχνολογίαΕπιστήμη Ηλεκτρολόγου Μηχανικού, Ηλεκτρονικού Μηχανικού, Μηχανικού Η/Υ ➨ Υπολογιστές, Υλικό (hardware) και Αρχιτεκτονική
Επιστήμες Μηχανικού και ΤεχνολογίαΕπιστήμη Ηλεκτρολόγου Μηχανικού, Ηλεκτρονικού Μηχανικού, Μηχανικού Η/Υ ➨ Μηχανική και συστήματα επικοινωνιών, Τηλεπικοινωνίες
Λέξεις-κλειδιά
Κβαντικές τελείες; Τεχνολογία, Φωτονική; Τεχνητή νοημοσύνη; Νευρομορφική υπολογιστική
Χώρα
Ελλάδα
Γλώσσα
Αγγλικά
Στατιστικά χρήσης
ΠΡΟΒΟΛΕΣ
Αφορά στις μοναδικές επισκέψεις της διδακτορικής διατριβής για την χρονική περίοδο 07/2018 - 07/2023.
Πηγή: Google Analytics.
ΞΕΦΥΛΛΙΣΜΑΤΑ
Αφορά στο άνοιγμα του online αναγνώστη για την χρονική περίοδο 07/2018 - 07/2023.
Πηγή: Google Analytics.
ΜΕΤΑΦΟΡΤΩΣΕΙΣ
Αφορά στο σύνολο των μεταφορτώσων του αρχείου της διδακτορικής διατριβής.
Πηγή: Εθνικό Αρχείο Διδακτορικών Διατριβών.
ΧΡΗΣΤΕΣ
Αφορά στους συνδεδεμένους στο σύστημα χρήστες οι οποίοι έχουν αλληλεπιδράσει με τη διδακτορική διατριβή. Ως επί το πλείστον, αφορά τις μεταφορτώσεις.
Πηγή: Εθνικό Αρχείο Διδακτορικών Διατριβών.