[发明专利]人造神经元

说明书

技术领域

本发明涉及光学设备。具体而言，本发明涉及光学人造神经元。

背景技术

现代计算机中的计算能力在过去几十年中显著增长。在现代电子设备中，大量的 电子部件被电连接以与彼此通信。在一些应用中，分立的部件被安装在包括所需要的用于 将部件互连的导电通路的印刷电路板(PCB)上。对于其中需要更大数目的部件的更复杂的 应用，使用集成电路，其中部件被制作在半导体基板中，并且其中部件之间的通信发生在被 设置在基板上的不同金属层中。

近来，已经实现了人造神经网络，以便更进一步地增加计算能力。人造神经网络可 以由半导体设备形成，其中表示人造神经元的若干部件在网络中被连接在一起。构思是模 仿生物神经系统，其中单个神经元接收来自数目巨大的其它神经元的信号。根据由神经元 接收的信号的总和，神经元确定是否发射信号。如果发射了信号，则该信号可以转而由其它 神经元接收和处理。

在仿真神经网络中，神经元之间的互连的数目可能是大量的。为了真正地模仿例 如人类大脑，需要大约一千亿个神经元，其中每个神经元连接到大约10000个其它神经元。 在基于半导体的人造神经网络中，人造神经元之间的互连使用常规导电互连完成。如可以 理解的那样，电互连限制了人造神经网络的可能复杂度。

在US6754646中，接线被光学通信方法代替。这样，可以消除接线。取而代之，光学 信号透射穿过在US6754646中描述的设备的光学透明部分。例如，由光发射器发射的光学信 号被引导穿过用于设备的外壳的透明部分。光学信号接着可以由光接收器接收，光接收器 被设置为邻近于光学信号被引导到的透明部分。然而，将期望的是，进一步改善光学设备之 间的通信。

发明内容

鉴于现有技术的上述和其它缺点，本发明的总体目的是提供在两个或者更多光学 设备之间具有更灵活的通信的光学设备。这种光学设备可以被实现为光学人造神经元。

根据本发明的第一方面，提供了如下光学设备，其包括：光学透射发光设备；光学 透射光接收设备；以及电连接到发光设备和光接收设备的光学透射控制单元；其中控制单 元被配置为基于由光接收设备接收的至少一个光学信号而控制发光设备发射光学信号。

光学透射部件是如下部件，其可以允许至少足够的光学信号穿过该部件的材料， 使得光学信号可以准确地由光接收设备接收。光学透射可以是例如透明、半透明、透光、或 者其组合。处理单元基于由光学设备的光接收设备接收的光学信号的性质，而确定控制发 光设备发射光学信号。

本发明基于如下认识，即通过使用由光学透射材料制成的部件，被设置在光学设 备中的发光设备可以在若干方向上发射光学信号，这实现了与多于一个其它光接收设备的 通信。使用这种光学设备，被设置在其中的部件可以通过不会被光学设备的光学透射部件 阻挡的光学信号与其它光学设备通信。本发明实现了设计光学设备的结构和布局的灵活 性，这独立于光学设备内的部件的位置和其它光学设备的位置。因此，可以减少或者甚至消 除光学设备的部件之间和光学设备之间的经由诸如接线之类的物理连接进行的若干电连 接。以这一方式，允许全部都是光学透射的、被设置在多个光学设备当中的任何地方的多个 发光设备和光接收设备之间的通信。例如，光学信号可以穿过光学透射发光设备的材料，这 实现了光学设备的其它布局可能性。本发明使得更大数目的光学设备能够经由光学信号与 彼此通信。根据本发明的光学设备可以被认为是人造神经元，其具有作为光接收设备的输 入部分和作为发光设备的输出部分。光接收部分可以通过仿真突触(即两个神经元之间的 连接)接收来自另一光学设备的光学信号。接收的信号可以由控制单元处理，并且根据接收 的光学信号的性质，控制单元可以控制发光设备发射光学信号，类似于激励生物神经元。因 此，由于经改善的通信，本发明进一步实现了包括比现有技术已知的更少部分的经简化的 人造神经网络。

在本发明的一个实施例中，光学设备可以进一步包括被配置为存储光学设备的唯 一地址的光学透射存储设备。唯一地址实现对多个光学设备当中的光学设备的标识。存储 器存储设备是光学透射的以便进一步便于光学信号的传播。