【人工知能】MIT、光を使ったディープラーニングの原理実証 計算時間と消費電力を大幅削減 ©2ch.net

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マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究チームは、ディープラーニングに必要とされる複雑で多量の計算を光コンピューティングを使って高速化、低消費電力化する技術を開発したと発表した。まだ概念実証の段階だが、原理的にはディープラーニングの計算時間を大幅に短縮でき、従来のコンピュータに比べて消費電力を1/1000程度にできるという。研究論文は光学分野の専門誌「Nature photonics」に掲載された。

ニューラルネットワークに基づくディープラーニング技術は、画像認識や音声認識をはじめ、医療データベースの中から診断に利用できるパターンを見つけ出したり、膨大な化学式を探索して新薬を創出するなど、さまざまな分野で使われるようになってきている。

しかし、膨大なデータサンプルを学習する過程では時間とエネルギーを消費する大量の計算を行う必要がある。ディープラーニングで多用される計算は、主に行列同士の掛け算の繰り返しであるが、こうした演算処理は従来のCPUあるいはGPUには大きな負荷がかかるものとなる。

研究チームは今回、このようなディープラーニングの計算に適した新しいアーキテクチャとして、光を用いたニューラルネットワークシステムを提案。その概念を実証するための実デバイスを開発し、実際にディープラーニングの手法による音声認識実験を行った。

開発されたデバイスは、「プログラマブル・ナノフォトニック・プロセッサ」と呼ばれるもので、相互接続された光導波路を使って計算を行う。光導波路はデバイス形成後に組み替えることができ、必要な計算に合わせてその都度プログラミングする。

具体的には、カスケード接続されたマッハ・ツェンダー干渉計56個の配列をシリコンフォトニクス集積回路上に形成したデバイスであるという。これを交互につないだ層構造を作って、脳内のニューロンの働きに似た非線形活性化関数と呼ばれる演算を行う。

一般的なニューラルネットワークのアーキテクチャでは、入力層と出力層のあいだに多くの隠れ層が存在しているが、論文によると、今回のアーキテクチャでは、光干渉ユニットと非線形光学ユニットからなる光導波路1個1個がこれらの層として機能する。これを使うと、原理的には、行列の乗算をほぼエネルギーゼロで、瞬時に計算できるという。

研究チームのMarin Solja?i?教授は、この仕組みを「眼鏡のレンズ」に例えて説明している。光が眼鏡のレンズを通過するときには、複雑なフーリエ変換の計算を行ったのと同じ結果が得られる。ナノフォトニック・プロセッサ内で起こるプロセスはこれがさらに一般化されたものであり、根本的には同様の原理に基づいているという。

研究チームは、プログラマブル・ナノフォトニック・プロセッサを用いて実際にニューラルネットワークを実装し、4つの母音について音声認識させる概念実証実験を行った。初歩的なシステムではあるが、音声認識の精度は77%を達成することができたという。これは従来のシステムで実現されている精度の90%程度の性能である。さらなる精度向上に向けてシステム拡張を行うことについては特に問題ないとしている。

http://news.mynavi.jp/news/2017/06/26/068/

論文
Deep learning with coherent nanophotonic circuits
https://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2017.93.html

2名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/26(月) 22:13:37.89ID:7qdqjJ2F
一種のアナログ計算機なの?

3名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/26(月) 22:14:25.46ID:pZQQH5NO
SNSに投稿した「スタイル抜群の体」現実の姿はこれ(画像)
http://www.livecenter.ga/bynews/87614.html

4名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/26(月) 22:22:12.05ID:PiNHXiNr
実用になる規模で作れるといいね

5名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/26(月) 22:23:11.45ID:cfJZiMUI
メガネのレンズ

要するに演算内容は決め打ちってこと?
やることが決まってる分野ならいいだろうけど

昔のコプロセッサみたいな感じか

6名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/26(月) 22:32:31.12ID:Oxa8D9TW
>具体的には、カスケード接続されたマッハ・ツェンダー干渉計56個の配列を
>シリコンフォトニクス集積回路上に形成したデバイスであるという。
>これを交互につないだ層構造を作って、
>脳内のニューロンの働きに似た非線形活性化関数と呼ばれる演算を行う。

わかりやすく説明してください

7名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/26(月) 22:32:51.92ID:VzpD2Tff
光子アナコンだね

8名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/26(月) 22:37:48.27ID:UGuwmdL1
なんだこれ、学習に使うんじゃなくて、学習済みモデルを光デバイスで組み上げる事で、予測時の処理効率が劇的に上がるっていうものかよ
FPGAの役割を光デバイスに置き換えただけじゃん
そんなものもいいけど、学習コストをどうにかしろよ

9名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/26(月) 22:45:20.98ID:gxunOZlQ
>>1
温度変化に極めてシビアなデバイスになりそうだが

10名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/26(月) 23:03:50.26ID:Dg6Y1SnW
記念パピコ

11名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/26(月) 23:50:13.90ID:5H+M3eS8
メガネのレンズで分かった気がしたが、実はさっぱりわからない。

12名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 00:05:48.89ID:pl0474S2
>>8
いや、これは学習に使ってんだよ
90人分の音声でトレーニングした後に母音の識別をさせてる

13名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 00:10:36.79ID:gq4pyXyd
あーこういう話は数十年前からあるよね
結局実用化されてないわけだけど
今度のもどうかね

14名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 00:43:30.27ID:FrYq0eKP
光演算素子は昔から話に出てきたが実用的な物になるのかな?

15名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 01:43:14.68ID:ml0dKbsm
最終的にはコストで半導体に負けるんだろうけど、行列演算専用の半導体素子ってのが有ってもいいような気がするな
メモリを馬鹿みたいに使う今のやり方はスマートじゃないのかも

16名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 01:58:23.55ID:wjQtu9YG
>>15
AVXとかのSIMDの代わりにCPUにぶち込むのは面白いかもね

17名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 02:37:28.21ID:NN+VdJ3G
AI「なにこれ量子コンピューターより早い奴?

18名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 03:45:58.08ID:1023Z1l1
粘菌でもできそう

19名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 04:31:28.45ID:YF5GbG52
AIはアナログ処理が向いてるよね
どうせNNの中身の数値は人間には理解不能なんだし

20名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 08:29:27.26ID:V2I/zoJU
このてのニュース毎年何百と聞くが一向に進まないな
何してんだ無能な人類

AI量子コンピューター、ロボットに乗っけて

早く人類絶滅させてくれよ

21名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 08:50:37.88ID:t8KBiOA7
>>19
理解不能は大嘘

重みでノードの依存関係を100%分離できる

22名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 09:17:38.13ID:sCW4udyX
ビックデータと言うニーズがあるから

23名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 09:35:55.20ID:zDRk61Z8
>>13
ないよ
あると思ってるならお前の勘違いだろう

24名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 10:35:00.62ID:nR2YgDGh
光DSPって解釈でok?

25名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 10:59:20.57ID:lrb3Gl71
フーリエ変換は計算量が2乗で効いてくるので、低消費電力はもちろん
処理が光速オーダーの一瞬でできることは素晴らしい

>>24
通信用と演算用は若干目指すところが違う

26名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 11:21:47.24ID:phP+2i6R
>>25
なる

27名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 12:15:17.93ID:2qGXm6uv
聞いて覚える英会話教材

28名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 13:29:03.19ID:FrYq0eKP
物になるならGoogleあたりは専用チップ作るぐらいすぐやるだろうなあ

29名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 18:33:55.97ID:fx9tWQVE
これはすごい

30名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 20:30:59.35ID:9Up87zV8
確実に絶滅させてくれる

31名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/27(火) 20:55:17.64ID:dx79xQJq
面白そう
こういう核心的技術の発展は、ワクワクする反面、不安でもあるな。
人類の覇権の終焉を予感させる。

32名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/28(水) 01:48:00.41ID:MDEkh9HU
自覚症状ないまま脳にダメージ蓄積
http://blogos.com/article/231216/

33名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/28(水) 07:01:35.87ID:BoVfYWjs
>>6
ディープラーニングとかややこしい話するからあれなんであって
単純なニューラルネットワークを
フォトニックに形成しただけ

34名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/28(水) 14:40:59.27ID:oKg/kf5h
>>1
"Deep Learning with Coherent Nanophotonic Circuits"
ttps://arxiv.org/abs/1610.02365

35名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/28(水) 15:24:46.81ID:oKg/kf5h
>1 のreferrence[23] (>34 の referrence[14]) のsuppliment を見ないと実験がわからんな

"Bosonic transport simulations in a large-scale programmable nanophotonic processor"
ttps://arxiv.org/abs/1507.03406
ttps://arxiv.org/format/1507.03406

36名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/28(水) 22:04:59.09ID:MlibLopx
交換機には使える技術だろうけどアナログなコンピュータがデジタルなコンピュータを超える事は無いと思う
鳥の真似をしたって飛行機を超える物は出来なかったように、人を超える人工知能もデジタルなコンピュータが進化して出来るんじゃね

37名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/29(木) 12:40:09.06ID:HkhCBwhW
<訃報>

蓮実重臣さん49歳=音楽家(毎日新聞)

岩手の震災瓦礫で作られた津波バイオリンの奏者(53)、下顎歯肉癌で死去 -
https://twitter.com/onodekita/status/879297857198542848


   世 界 教 師 マ 人 ト レ ー ヤ か ら 警 告

(まもなく、日本発の株式大暴落、次いで米国債大暴落の後、各国メディアに登場、UFOも)

認知症の過程は放射能汚染によって加速します。
若年性アルツハイマー病の原因となっており、
人々は肺炎やインフルエンザ、慢性疲労、癌、
HIV/エイズなどに抵抗できなくなっています。
免疫システムの崩壊の結果がアレルギーです。
死者の数は、他のいかなる原因よりも多いです。
河川の汚染は犯罪と見られなければなりません。

問題は、日本政府が何も認めないことです。
多くの人々が放射能の影響で死んでいるのに、
彼ら(日本国民)は幻想の中に生きています。
日本の近海の食料は安全ではありません。
健康上のリスクは福島に近づくほど高まります。
福島の子供達は癌をもたらす被爆をしています。
福島の住人は廃炉後1、2年で戻れるでしょう。

マ人トレーヤは原発の閉鎖を助言されます。
マ人トレーヤによれば、飛行機など原子のパターンが妨害されると墜落します。
マ人トレーヤはいかなる人間よりも危険をよくご存じです。
マ人トレーヤの唇からますます厳しい警告と重みが発せられることを覚悟しなさい。

38名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/30(金) 02:50:12.64ID:tDobW0jP
>>23
無知乙

39名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/30(金) 13:54:50.61ID:1kug11Gw
>論文によると、今回のアーキテクチャでは、光干渉ユニットと非線形光学ユニットからなる光導波路1個1個がこれらの層と
>して機能する。これを使うと、原理的には、行列の乗算をほぼエネルギーゼロで、瞬時に計算できるという。

光コンピュータの原理的難点は非線形性がほとんどない光素子から無理に非線形性を引き出すためには
電子回路より遥かに大量のエネルギーを食うことなんで、こりゃただのほら話だな

40名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/30(金) 14:59:24.99ID:WV9vFe7K
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41名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/06/30(金) 22:01:59.99ID:PzEnRQSR
オペアンプ使ったアナログコンピュータじゃいかんの?
psocみたいなのでいいんじゃないかとか

42名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/01(土) 03:47:53.86ID:l+itXjGK
パターン認識はGPUを用いたニューラルネットで出来てるんだから、パターン認識については半導体技術を進化させる以外の活動はたいした意味はないと思う
パターン認識した結果を記号や動作に出力するAIはそれで出来るけど知的な仕事はまだ出来ないからAI開発の次の目標が何かを考えるのが今後の課題

43名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/01(土) 07:30:47.48ID:mvOHDwiE
>>41
アナログでも電子回路のほうが安くて速くて集積度高くて消費電力も少ない、オペアンプまで行く必要もない

44名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/01(土) 07:54:02.10ID:9B4BTtB9
光回路とかろくに売ってないものでやるってのが天才なんだろな

45名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/01(土) 08:17:41.39ID:9B4BTtB9
光回路とかろくに売ってないものでやるってのが天才だな

46名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/01(土) 08:20:37.91ID:9B4BTtB9
海鮮の銚子がダメポ

47名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/01(土) 08:26:08.67ID:x0F5V/N0
>>5
>>1を読め

48名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/01(土) 08:26:35.69ID:x0F5V/N0
>>8
アホ

49名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/01(土) 08:28:31.78ID:x0F5V/N0
>>41
じゃあお前のPCも電卓でいいんだな

50名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/01(土) 08:36:25.72ID:rgb3fDe0
プログラムブルなの?

51名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/01(土) 08:49:02.90ID:WojjvUsG
ムーアの法則ってこれまで何度ももう無理って言われてきたけど、
光コンピューティングが実用化されれば、
まだ続くの?

52名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/01(土) 09:03:08.03ID:7vY1ptyP
>>51
電子と光で物理が違うのにムーア則が成り立つとなんで思うの?

53名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/01(土) 09:33:55.53ID:WGHSf0jG
ID:9B4BTtB9 ID:x0F5V/N0
なんだこの怒濤の異常者二連発?

54名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/01(土) 10:04:57.53ID:TKieHJEu
intel「ガタッ、これだ!」

55名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/02(日) 01:15:23.92ID:oyYOPk/g
フォトカプラ内部にスリットいれたら演算できそうな気はするよね

56名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/02(日) 01:39:36.96ID:huusmk1x
俺もエロ動画をディープラーニング中

57名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/02(日) 09:55:18.26ID:BAnY7ch8
なんだ、ポケモンブラッシュで天才製造できるのかと思った。

58名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/02(日) 10:05:43.96ID:w3DH68GB
一方ロシアは人間を使った

59名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/02(日) 12:02:10.32ID:bQDN+Qql
ハルの誕生^_^;

60名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/02(日) 12:04:53.91ID:aOC7Ee8c
行列計算なら量子コンピュータで充分

61名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/02(日) 22:21:22.10ID:JTbBTD3U
>>56
熟女に落ち着いたの?

62名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/02(日) 22:47:22.95ID:FpmMYyId
はよ人類終わらんかなあ

63名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/03(月) 08:26:31.36ID:zhCW9A0J
お前だけ終われば済むだろ

64名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/03(月) 11:02:45.64ID:j2AXsrmT
実際この手の超並列処理が必要な演算は、
アナログコンピューティングが有効。
これみたいに光学でやろうと量子でやろうと根本原理はアナログコンピューター。
機械学習よりも、この辺の根本的理解ができてない、
キュービットがどうだとか説明してる
センター試験だけ得意そうな馬鹿研究者が学習しない限り、
全体のレベルはあがらんよ。

65名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/03(月) 13:12:59.23ID:rxbBghR+
ディープラーニングってなんかエロいよな響きが

66名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/03(月) 21:58:49.20ID:IJdt6SSh
>>64
アナログコンピューティングというのは何を指しているんだ
フォン・ノイマンもびっくりの超理論だなw

67名無しのひみつ@無断転載は禁止2017/07/04(火) 01:29:07.10ID:wytAzWnS
>>65
ディープラーニング 〜昼下がりのエクスタシー〜 みち子25歳

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