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2025 article

Minimalist Optical Neural Computing: Optical Diffractive Neural Network by 2‐level Quantized Pixel‐Wise Optical Encoding

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1Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Abstract Diffractive optical neural networks (DONNs) offer high‐speed, energy‐efficient artificial intelligence (AI) computation but face challenges with optical misalignment and model‐to‐reality gaps. In this work, an ultra‐simplified DONN architecture based on a digital mirror device (DMD) and camera, dubbed as m‐DONN, is introduced and experimentally validated. Notably, within the m‐DONN framework, the DMD acts as both the input layer and the solitary hidden layer, which is trained with 2‐level quantization, markedly differing from the configuration found in traditional DONNs. This minimalism and binarization of the diffraction layer can result in a highly nonlinear correlation between the encoded input information and the output. A 10‐classification accuracy of over 82% is achieved on the MNIST dataset in both theoretical modeling and experimental measurements, utilizing over 10 000 test samples. Furthermore, this m‐DONN is employed to construct an online reinforcement learning agent capable of dynamically stabilizing a virtual inverted pendulum. The inherent simplicity of the proposed optical computing system, coupled with the cost‐effective implementation using either active or passive key optical components, not only demonstrates an extremely powerful yet simple optical neuromorphic setup but also paves the way for the acceleration of optoelectronic AI applications across a variety of scenarios.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Minimalist Optical Neural Computing: Optical Diffractive Neural Network by 2‐level Quantized Pixel‐Wise Optical Encoding
Date Crossref
19/05/2025
Éditeur
Wiley
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

Les sujets associés

Neural Networks and Reservoir ComputingOptical Network TechnologiesAdvanced Memory and Neural Computing

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