集積ナノフォトニクスに基づく近似並列乗算器を用いた低レイテンシ光ニューラルネットワーク

摘要

集積ナノフォトニクスの実現により，超高速動作する光集積回路の設計が可能になった．本稿では，光スイッチング素子を活用したニューラルネットワークを述べる．まず，本稿では近似並列乗算と累算を低いレイテンシで行う光近似積和乗算器を提案する．超低レイテンシ動作の鍵は，回路のクリティカルパス上に存在する光電変換器（OptoElectric converter．以後OE変換器と呼ぶ）を最小化することである．ニューラルネットワークでは正確な演算は必ずしも必要とされず，演算回路に近似を導入することが可能である．提案演算器は近似誤差を持つ一方，任意のビット幅に対しクリティカルパス上に存在するOE変換器が高々1個にとどまり，従来のCMOS演算器と比較して1桁以上高速になることを示す．最後に提案乗算器を用いたニューラルネットワークの構成例を述べる．