Optical neural networks are emerging as a promising type of machine learning hardware capable of energy-efficient, parallel computation. Today's optical neural networks are mainly developed to perform optical inference after in silico training on digital simulators. However, various physical imperfections that cannot be accurately modelled may lead to the notorious reality gap between the digital simulator and the physical system. To address this challenge, we demonstrate hybrid training of optical neural networks where the weight matrix is trained with neuron activation functions computed optically via forward propagation through the network. We examine the efficacy of hybrid training with three different networks: an optical linear classifier, a hybrid opto-electronic network, and a complex-valued optical network. We perform a comparative study to in silico training, and our results show that hybrid training is robust against different kinds of static noise. Our platform-agnostic hybrid training scheme can be applied to a wide variety of optical neural networks, and this work paves the way towards advanced all-optical training in machine intelligence.


翻译:光学神经网络正在成为一个充满希望的机器学习硬件类型,能够进行节能、平行的计算。今天的光学神经网络主要是为了在数字模拟器的硅培训后进行光学推断。然而,无法准确模拟的各种物理缺陷可能导致数字模拟器和物理系统之间臭名昭著的现实差距。为了应对这一挑战,我们展示了光学神经网络的混合培训,其重量矩阵通过通过网络的远端传播以光学方式计算神经活化功能。我们审视了与三个不同网络的混合培训的功效:光学线性分类器、混合光学电子网络和复杂价值的光学网络。我们进行了在硅培训方面的比较研究,我们的结果显示,混合培训对不同类型的静态噪音是强有力的。我们的平台-敏感混合培训计划可以应用于广泛的光学神经网络,这项工作为先进的机器智能全光学培训铺平了道路。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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