用表面等离子体搞出了可编程神经网络,这是什么鬼?

用表面等离子体搞出了可编程神经网络,这是什么鬼?
2023年05月19日 17:34 科技星坛

你有没有听说过表面等离子体?不要以为它是什么高大上的东西,其实它就是一种在金属表面上运动的电磁波,可以用来传输信息和信号。不过,这种电磁波只能在光频段才能出现,所以我们平时很难见到它。

但是,有一群科学家就不甘心于此,他们想出了一个办法,可以让表面等离子体在微波和太赫兹频段也能存在,这就是所谓的“假表面等离子体”(spoof surface plasmon polariton)。这种假表面等离子体有很多优点,比如低串扰、低辐射损耗、易于集成等,所以它可以用来开发一种新的人工神经网络技术。

最近,一篇发表在《自然电子学》杂志上的文章就介绍了一种基于假表面等离子体的可编程神经网络(SPNN),它可以检测和处理微波信号。

这种神经网络使用了一个并联耦合假表面等离子体单元,其中集成了可调节的电容器(varactor)。通过调节电容器的电压,就可以改变单元之间的权重系数,从而实现神经网络的可编程性。而神经网络的激活函数(也就是单元输入和输出之间的关系)则是通过检测输入强度和反馈阈值给放大器来实现的。

作者展示了一个由两层全连接假表面等离子体神经网络组成的系统,它包含四个输入单元和四个输出单元,可以完成一个向量分类任务。这个神经网络还可以用来创建一个无线通信系统,来解码和恢复图像。此外,作者还展示了一个部分连接假表面等离子体神经网络,它可以用来对手写数字进行高精度的分类。

这种基于假表面等离子体的可编程神经网络有很多优势,比如计算速度快、功耗低、可重构性强、直接感知电磁波等。它有望在无线通信、雷达、遥感等领域发挥重要作用。

不过,这种神经网络也有一些局限性,比如单元尺寸较大、激活函数类型较少、噪声干扰较大等。所以,科学家们还需要继续努力,才能让这种神经网络更加完善和实用。

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