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公開番号2024118904
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-02
出願番号2023025478
出願日2023-02-21
発明の名称リザバーコンピューティング装置
出願人KDDI株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類G06N 3/044 20230101AFI20240826BHJP(計算;計数)
要約【課題】超短光パルス光源を使用することなく光領域でマスキング処理を行う。
【解決手段】リザバーコンピューティング装置は、複数のキャリア光を生成する生成手段と、入力信号と正弦波信号とを合成した合成信号で前記複数のキャリア光を含む光を変調することで変調光を生成する変調手段と、分散性媒質と、分散性媒質の下流側に設けられる、リザバー層を光学的に実現した光学部材と、前記変調手段が前記変調光を前記分散性媒質に入力することで前記光学部材から出力される出力光を処理する処理手段と、を備え、前記処理手段は、前記出力光をコヒーレント受信して電気信号に変換する受信手段と、前記電気信号に含まれる前記正弦波信号に対応するパイロット信号に基づき、前記電気信号に含まれる前記入力信号に対応する出力信号を補償する補償手段と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のキャリア光を生成する生成手段と、
入力信号と正弦波信号とを合成した合成信号で前記複数のキャリア光を含む光を変調することで変調光を生成する変調手段と、
分散性媒質と、
分散性媒質の下流側に設けられる、リザバー層を光学的に実現した光学部材と、
前記変調手段が前記変調光を前記分散性媒質に入力することで前記光学部材から出力される出力光を処理する処理手段と、
を備え、
前記処理手段は、
前記出力光をコヒーレント受信して電気信号に変換する受信手段と、
前記電気信号に含まれる前記正弦波信号に対応するパイロット信号に基づき、前記電気信号に含まれる前記入力信号に対応する出力信号を補償する補償手段と、
を有する、リザバーコンピューティング装置。
続きを表示（約 260 文字）【請求項２】
前記処理手段は、前記出力光を周波数帯域に応じて複数の出力光に分離する周波数分離手段をさらに備え、
前記受信手段及び前記補償手段は、前記複数の出力光それぞれに対して設けられる、請求項１に記載のリザバーコンピューティング装置。
【請求項３】
前記補償手段は、前記電気信号に含まれる前記複数のキャリア光の内の第１キャリア光に対応する前記パイロット信号に基づき、前記電気信号に含まれる前記第１キャリア光に対応する前記出力信号を補償する、請求項１に記載のリザバーコンピューティング装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、リザバーコンピューティング技術に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
回帰型ニューラルネットワーク（ＲＮＮ）は、入力層と、リカレント層（リザバー層）と、出力層と、で構成される。一般的に、ＲＮＮの学習においては、入力層、リカレント層及び出力層それぞれの重み（係数）を更新する。リザバーコンピューティングとは、ＲＮＮの一種であるが、学習の際には出力層の重みのみを更新し、入力層及びリカレント層の重みを更新しないＲＮＮである。リザバーコンピューティングにおいて、入力層及びリカレント層の重みは、例えば、ランダムに生成した固定値に設定される。出力層の重みしか更新しない代わりに、リザバーコンピューティングにおいては、リカレント層におけるニューロン数を膨大にする。
【０００３】
このリザバーコンピューティングのリカレント層（リザバー層）をハードウェア的に実現したものは、"物理リザバーコンピューティング"と呼ばれる。非特許文献１～非特許文献３は、物理リザバーコンピューティングを開示している。物理リザバーコンピューティングにおいては、リザバー層のランダムな重みを表現するために、入力データに対してマスキング処理を行ってリザバー層に入力する。非特許文献１及び２においては、マスキング処理をデジタル領域で実装している。一方、非特許文献３は、マスキング処理を光領域で実装する構成を開示している。マスキング処理を光領域で実装することで、デジタル領域で実装するよりも高速にマスキング処理を行うことが可能になる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Ａｐｐｅｌｔａｎｔ，Ｌ．，ｅｔ．ａｌ．，Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｉｎａｒｙｍａｓｋｓｆｏｒｒｅｓｅｒｖｏｉｒｃｏｍｐｕｔｉｎｇｗｉｔｈｄｅｌａｙｓｙｓｔｅｍｓ．ＳｃｉＲｅｐ４，３６２９，２０１４年
ＱｕｅｎｔｉｎＶｉｎｃｋｉｅｒ，ｅｔ．ａｌ．，"Ｈｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｈｏｔｏｎｉｃｒｅｓｅｒｖｏｉｒｃｏｍｐｕｔｅｒｂａｓｅｄｏｎａｃｏｈｅｒｅｎｔｌｙｄｒｉｖｅｎｐａｓｓｉｖｅｃａｖｉｔｙ"，Ｏｐｔｉｃａ２，４３８－４４６，２０１５年
Ｎａｋａｊｉｍａ，Ｍ．，ｅｔ．ａｌ．，"Ｓｃａｌａｂｌｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｃｏｍｐｕｔｉｎｇｏｎｃｏｈｅｒｅｎｔｌｉｎｅａｒｐｈｏｔｏｎｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｒ"ＣｏｍｍｕｎＰｈｙｓ４，２０，２０２１年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献３では、超短光パルス光源といった、超高速な光源が必要となり、構成が複雑になる。
【０００６】
本開示は、超短光パルス光源を使用することなく光領域でマスキング処理を行う技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様によると、リザバーコンピューティング装置は、複数のキャリア光を生成する生成手段と、入力信号と正弦波信号とを合成した合成信号で前記複数のキャリア光を含む光を変調することで変調光を生成する変調手段と、分散性媒質と、分散性媒質の下流側に設けられる、リザバー層を光学的に実現した光学部材と、前記変調手段が前記変調光を前記分散性媒質に入力することで前記光学部材から出力される出力光を処理する処理手段と、を備え、前記処理手段は、前記出力光をコヒーレント受信して電気信号に変換する受信手段と、前記電気信号に含まれる前記正弦波信号に対応するパイロット信号に基づき、前記電気信号に含まれる前記入力信号に対応する出力信号を補償する補償手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によると、超短光パルス光源を使用することなく光領域でマスキング処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
一実施形態による、リザバーコンピューティング装置の構成図。
一実施形態による、リザバーコンピューティング装置の内部信号の説明図。
一実施形態による、処理部の構成図。
一実施形態による、処理部の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうちの二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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