{"id":25683,"date":"2024-09-20T02:00:20","date_gmt":"2024-09-20T02:00:20","guid":{"rendered":"https:\/\/domosistemas.com\/?p=25683"},"modified":"2024-09-20T02:00:20","modified_gmt":"2024-09-20T02:00:20","slug":"el-procesador-fotonico-del-proyecto-neoteric-ofrece-un-alto-rendimiento-y-un-menor-consumo-en-el-procesamiento-de-imagenes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/domosistemas.com\/?p=25683","title":{"rendered":"El procesador fot\u00f3nico del proyecto NEoteRIC ofrece un alto rendimiento y un menor consumo en el procesamiento de im\u00e1genes"},"content":{"rendered":"
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En los \u00faltimos a\u00f1os, se ha incrementado la demanda de la capacidad inform\u00e1tica para el procesamiento cognitivo de im\u00e1genes y v\u00eddeo. Para lograr un mejor rendimiento en este \u00e1mbito, los cient\u00edficos se han centrado en las redes neuronales convolucionales (CNN). Sin embargo, aunque las CNN ofrecen mejores prestaciones, tambi\u00e9n consumen mucha m\u00e1s energ\u00eda y memoria, por lo que los investigadores han recurrido a la fot\u00f3nica para mejorarlas. Es el caso del proyecto Circuitos fot\u00f3nicos integrados reconfigurables neurom\u00f3rficos como procesadores de im\u00e1genes artificiales (NEoteRIC<\/a>), que ha desarrollado un nuevo procesador fot\u00f3nico de alto rendimiento.<\/p>\n

\"Logotipo
El proyecto NEoteRIC ha desarrollado un procesador fot\u00f3nico de alto rendimiento y bajo consumo.<\/figcaption><\/figure>\n

El proyecto NEoteRIC, liderado por la Universidad Polit\u00e9cnica de Valencia<\/a>, se ha centrado en la generaci\u00f3n de paradigmas de aprendizaje autom\u00e1tico fot\u00f3nico hol\u00edstico que abordan las aplicaciones de im\u00e1genes exigentes con un enfoque no convencional. Este enfoque proporciona un aumento de la velocidad de cuadros, una mejora del rendimiento de la clasificaci\u00f3n y un consumo de energ\u00eda mucho menor en comparaci\u00f3n con los enfoques de aprendizaje autom\u00e1tico de \u00faltima generaci\u00f3n.<\/p>\n

Enfoque de la investigaci\u00f3n del proyecto NEoteRIC<\/h2>\n

La l\u00ednea de investigaci\u00f3n ha abarcado desde el nivel del transistor fot\u00f3nico hasta el nivel de la arquitectura del sistema, que ha permitido ofrecer nuevas rutas no convencionales para la mejora del rendimiento neurom\u00f3rfico.<\/p>\n

\"Evoluci\u00f3n
Esquema de la evoluci\u00f3n del procesador fot\u00f3nico del proyecto NEoteRIC.<\/figcaption><\/figure>\n

El proyecto NEoteRIC se ha basado en el desarrollo y la ampliaci\u00f3n de un circuito fot\u00f3nico reconfigurable de alta velocidad similar a una matriz de puertas programables en campo\u00a0(FPGA), que incorpora componentes fot\u00f3nicos de silicio clave de alta densidad y totalmente reconfigurables (resonadores de anillo, MZI, etc.). La reconfigurabilidad a alta velocidad permite reestructurar los componentes fot\u00f3nicos y recablear las conexiones entre componentes.<\/p>\n

De esta forma, los chips no convencionales de NEoteRIC se utilizar\u00e1n como una plataforma computacional neurom\u00f3rfica en expansi\u00f3n que fusionar\u00e1 los m\u00e9ritos de la tecnolog\u00eda fot\u00f3nica y electr\u00f3nica. Adem\u00e1s, en un mismo chip fot\u00f3nico se permitir\u00e1 la implementaci\u00f3n totalmente \u00f3ptica de arquitecturas potentes que no son de von Neumann, como la computaci\u00f3n de reservorio, las redes neuronales recurrentes, las redes neuronales profundas y las redes neuronales convolucionales, simult\u00e1neamente.<\/p>\n

Procesador fot\u00f3nico de alto rendimiento<\/h2>\n

Como resultado a sus investigaciones, NEoteRIC ha presentado un procesador fot\u00f3nico de alto rendimiento basado en la fot\u00f3nica programable, capaz de revolucionar la fot\u00f3nica de microondas y las aplicaciones de inteligencia artificial (IA).<\/p>\n

\"Procesador
El procesador fot\u00f3nico final tiene un menor consumo en las operaciones, al tiempo que proporciona capacidades de reconfiguraci\u00f3n en nanosegundos.<\/figcaption><\/figure>\n

Gracias a la tecnolog\u00eda FPGA incluida en el procesador, se ha conseguido un efecto multiplicador en el n\u00famero de unidades integradas (mejora 4 veces), en el n\u00famero de entradas y salidas (E\/S) disponibles (mejora 2 veces) y una reducci\u00f3n del consumo de energ\u00eda (mejora 5 veces).<\/p>\n

Asimismo, los FPGA fot\u00f3nicos se han mejorado con desfasadores BTO, que han permitido disminuir en cuatro \u00f3rdenes de magnitud el consumo de energ\u00eda por unidad, ofrecen mejoras en las capacidades de reconfiguraci\u00f3n de nanosegundos y un consumo de energ\u00eda insginificante por operaciones.<\/p>\n

Entre las caracter\u00edsticas principales del procesador fot\u00f3nico de NEoteRIC, destacan la integraci\u00f3n de un procesador que contiene 140 unidades b\u00e1sicas ajustables, as\u00ed como las m\u00faltiples entradas para las tareas de inteligencia artificial m\u00e1s complejas. Concretamente, el procesador ofrece m\u00e1s de 30 entradas y salidas, cada una de las cuales proporciona capacidades avanzadas de programabilidad y procesamiento neurom\u00f3rfico complejo.<\/p>\n

\"Componentes
El procesador fot\u00f3nico integra diferentes tecnolog\u00edas que permite en un mismo chip fot\u00f3nico integrar la computaci\u00f3n de reservorio, las redes neuronales recurrentes, las redes neuronales profundas y las redes neuronales convolucionales, simult\u00e1neamente.<\/figcaption><\/figure>\n

Por otro lado, el procesador est\u00e1 equipado con m\u00faltiples fotodiodos que monitorizan la potencia en diferentes puntos de la malla programable, con el fin de ajustar con precisi\u00f3n los pesos para aplicaciones de IA exigentes, y una unidad de control de baja frecuencia densa que regula m\u00faltiples unidades b\u00e1sicas sintonizables en paralelo.<\/p>\n

El procesador fot\u00f3nico NEoteRIC utiliza un empaquetado \u00f3ptico y el\u00e9ctrico 2.5D avanzado, que incluye 64 fibras monomodo empaquetadas conjuntamente con 450 E\/S el\u00e9ctricas. El paquete incorpora una matriz fot\u00f3nica de silicio con protuberancias fot\u00f3nicas y protuberancias el\u00e9ctricas empaquetadas en un intercalador \u00f3ptico\/el\u00e9ctrico.<\/p>\n

El intercalador aloja dos conectores de fibra Photonic-Plug con un alto recuento de fibras de 32 fibras por conector. Las p\u00e9rdidas de acoplamiento del paquete se mantienen por debajo de los 3 dB en la entrada y la salida.<\/p>\n

Plataforma fot\u00f3nica disruptiva<\/h2>\n

Por otro lado, el procesador se integra en una plataforma fot\u00f3nica disruptiva capaz de adaptarse a las necesidades de los diferentes problemas de clasificaciones m\u00e1s frecuentes en el campo de procesamiento de im\u00e1genes.<\/p>\n

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