Training hybrid neural networks with multimode optical nonlinearities using digital twins
Rattachement africain : ch. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.
Le résumé fourni par la source
The ability to train ever-larger neural networks brings artificial intelligence to the forefront of scientific and technical discoveries. However, their exponentially increasing size creates a proportionally greater demand for energy and computational hardware. Incorporating complex physical events in networks as fixed, efficient computation modules can address this demand by decreasing the complexity of trainable layers. Here, we utilize ultrashort pulse propagation in multimode fibers, which perform large-scale nonlinear transformations, for this purpose. Training the hybrid architecture is achieved through a neural model that differentiably approximates the optical system. The training algorithm updates the neural simulator and backpropagates the error signal over this proxy to optimize layers preceding the optical one. Our experimental results achieve state-of-the-art image classification accuracies and simulation fidelity. Moreover, the framework demonstrates exceptional resistance to experimental drifts. By integrating low-energy physical systems into neural networks, this approach enables scalable, energy-efficient AI models with significantly reduced computational demands.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Training hybrid neural networks with multimode optical nonlinearities using digital twins
- Date Crossref
- 02/04/2025
- Éditeur
- Wiley
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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École Polytechnique Fédérale de Lausanne pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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EPFL Institute of Electrical and Micro Engineering 1015 Lausanne Switzerland EPFL pays non établi dans la noticeStructure de recherche
École Polytechnique Fédérale de Lausanne et EPFL — EPFL Institute of Electrical and Micro Engineering 1015 Lausanne Switzerland.
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