Μονάδα:
Κατεύθυνση Σχεδίασης Ολοκληρωμένων ΚυκλωμάτωνΠληροφορική
Ημερομηνία κατάθεσης:
2022-04-04
Συγγραφέας:
Σαραντόγλου Γεώργιος
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Χάρης Μεσαριτάκης, Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμήμα Μηχανικών Πληροφοριακών και Επικοινωνιακών Συστημάτων, Πανεπιστήμιο Αιγαίου
Πρωτότυπος Τίτλος:
STUDY OF NON-LINEAR DYNAMICS IN QUANTUM DOT LASERS FOR NEUROMORPHIC PROCESSING
Γλώσσες εργασίας:
Αγγλικά
Ελληνικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
ΜΕΛΕΤΗ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΣΕ ΛΕΙΖΕΡ ΚΒΑΝΤΙΚΩΝ ΤΕΛΕΙΩΝ ΓΙΑ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥΣ ΩΣ ΝΕΥΡΟΜΟΡΦΙΚΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΕΣ
Περίληψη:
Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία αφορά την μελέτη ενός λέιζερ κβαντικών τελειών
για χρήση του ως νευρομορφικός επεξεργαστής. Οι νευρομορφικοί επεξεργαστές είναι
μια νέα οικογένεια επεξεργαστών που σε αντίθεση με του τυπικούς επεξεργαστές που
συναντώνται στα σημερινά υπολογιστικά συστήματα, η αρχιτεκτονική τους δεν
στηρίζεται σε δύο ξεχωριστά συστήματα επεξεργασίας και μνήμης, αλλά παίρνοντας
έμπνευση από τον χώρο της νευροεπιστήμης μιμείται τον σχεδιασμό του νευρικού
συστήματος των έμβιων όντων. Το νευρικό σύστημα στον άνθρωπο αλλά και τα
υπόλοιπα ζώα είναι εξαιρετικά αποδοτικό όταν εκτελεί λειτουργίες που σχετίζονται με
την νόηση και την λήψη αποφάσεων, Τέτοιες λειτουργίες είναι εξαιρετικά σημαντικές για
τον κλάδο της τεχνητής νοημοσύνης με τους νευρομορφικούς επεξεργαστές να
αποτελούν την ιδανική αρχιτεκτονική για την υποστήριξη μελλοντικών ευφυών
συστημάτων.
Ενώ η επιστήμη της φωτονικής είναι εξαιρετικά σημαντική για τα τηλεπικοινωνιακά
συστήματα, με το διαδίκτυο να στηρίζεται εξολοκλήρου σε τεχνολογίες όπως τα λέιζερ
και οι οπτικές ίνες, δεν συναντάται ανάλογη προσφορά στον τομέα της επεξεργασία των
δεδομένων, που γίνεται εξολοκλήρου από ηλεκτρονικές συσκευές. Με την ανάγκη όμως
για νευρομορφικούς επεξεργαστές, έχει αναδειχτεί τα τελευταία χρόνια η ομοιότητα
ανάμεσα στα λέιζερ και τους βιολογικούς νευρώνες. Τα λέιζερ εμφανίζουν αντίστοιχες
ιδιότητες, σε χρονική κλίμακα που είναι 1000000 φορές μικρότερη από εκείνη των
νευρώνων, καθιστώντας τα ιδανικά για την επεξεργασία υψίρυθμων σημάτων.
Στην δουλειά αυτή μελετάται υπό αυτό το πρίσμα μια ειδική μορφή λέιζερ που
στηρίζεται στην τεχνολογία κβαντικών τελειών. Οι κβαντικές τελείες σε αντίθεση με άλλα
ενεργά υλικά για την παραγωγή φωτός, μπορούν να εμποτιστούν στο πυρίτιο δίνοντας
για πρώτη φορά την δυνατότητα να παραχθεί φως από διατάξεις πυριτίου, έχει
χαμηλότερες ενεργειακές απαιτήσεις σε σχέση με άλλα λέιζερ και μπορεί να παράγει
φως από πολλαπλές κβαντικές στάθμες.
Για αυτούς του λόγους σε αυτή την διπλωματική εργασία πραγματοποιείται για πρώτη
φορά μια ενδελεχής μαθηματική ανάλυση ενός λέιζερ κβαντικών τελειών σε τοπολογία
οπτική έγχυσης, από την σκοπιά της θεωρία μη γραμμικών συστημάτων με στόχο την
ανάδειξη των νευρωνικών του ιδιοτήτων. Υπό αυτό το μαθηματικό πρίσμα εξετάζεται η
ομοιότητα αυτού του φωτονικού νευρώνα με τους βιολογικούς νευρώνες. Η μαθηματική
ανάλυση δίνει ιδιαίτερη προσοχή στην δυνατότητα των λέιζερ κβαντικών τελειών για
παραγωγή φωτός από πολλαπλές ενεργειακές στάθμες και εξάγει χρήσιμα
συμπεράσματα για τον μελλοντικό συνδυασμό αυτού του φωτονικού νευρώνα με
άλλους παρόμοιους νευρώνες για την υλοποίηση σύνθετων γνωσιακών λειτουργιών με
την ταχύτητα του φωτός.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Τεχνολογία – Πληροφορική
Λέξεις-κλειδιά:
κβαντικές τελείες, νευρομορφικοί επεξεργαστές, φωτονικοί νευρώνες
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
12
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
75
