Optische Neural Network-K.I. aus Glas

Neues Hobby von K.I.-Wissenschaftlern: optische Neural Networks aus Glas, deren lichtbrechende Elemente ein das Licht eines eingehenden Signals so brechen, dass es ein bestimmtes Ergebnis ausgibt. Mehr oder weniger ein sehr, sehr elaborierter optischer Trick. Grob vereinfacht kann man sich das wie eine Brille vorstellen, die Objekte identifiziert, in dem das Licht der Form „Mensch“ so gebrochen wird, dass es immer auf eine bestimmte Stelle am Brillenrand zeigt. Die Form „Hund“ dagegen zeigt immer auf eine andere bestimmte Stelle am Brillenrand und so weiter.

Tatsächlich handelt es sich um mehrere Ebenen aus Neuronen (genau wie bei den digitalen Neural Networks) in Form von winzigen Luft-Blässchen und Partikeln im Glas, die den Lichteinfall entsprechend umleiten und in diesen Experimenten handschriftliche Ziffern „erkennen“ können. Dazu haben sie das Training der Neural Networks zunächst virtuell vorgenommen und die berechneten Modelle dann physisch produziert, in einem Fall haben sie die optische K.I. auf einem 3D-Drucker ausgegeben, im anderen als „nanophotonic neural medium“ umgesetzt. Bei diesen optischen K.I.s handelt es sich um Classifiers, die keine eigenen Bilder generieren können und letztlich geht es in diesen Studien um die Miniaturisierung optischer Nanostrukturen für neue Laser und bessere Screens.

New Scientist: AI made from a sheet of glass can recognise numbers just by looking
Paper 1: All-optical machine learning using diffractive deep neural networks
Paper 2: Nanophotonic media for artificial neural inference

It’s the smartest piece of glass in the world. Zongfu Yu at the University of Wisconsin–Madison and his colleagues have created a glass artificial intelligence that uses light to recognise and distinguish between images. What’s more, the glass AI doesn’t need to be powered to operate.

The proof-of-principle glass AI that Yu’s team created can distinguish between handwritten single digit numbers. It can also recognise, in real time, when a number it is presented with changes – for instance, when a 3 is altered to an 8.

The AI works by taking advantage of small bubbles deliberately incorporated into the glass, as well as embedded impurities such as graphene. As the light waves reflected off the handwritten numbers pass through the glass AI, they are bent in specific ways by the bubbles and impurities. This bending process focuses the light onto one of ten specific spots on the other side of the glass, depending on the number presented. The ten spots then correspond to the digits 0 to 9.

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