JP2020067984A - 情報処理システム及び情報処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施例1に係る情報処理システムの構成例を示す図である。実施例1に係る情報処理システム1Sにおいて、信号入力部1は、D/A変換器102、光源103、光強度変調器104によって構成される。各部品は点線矢印で示す電線105又は実線矢印で示す光ファイバ106で接続される。計算機(計算部)101はD/A変換器102及びA/D変換器109を備え、電気信号の出力及び計測が可能である。音声データに基づいてD/A変換器102から出力される電気信号は、光強度変調器104に入力される。光強度変調器104には光源103からの光が入力され、電気信号に基づいた強度変調を受ける。なお音声データに基づいた電気信号がD/A変換器102から出力され光強度変調器104に入力されるとするが、音声データ以外のデータであってもよい。
図2は、光強度変調器の構成例を示す図である。光強度変調器104の中には電気光学結晶201が封入されている。入力光信号202を入力すると、電気光学結晶201中に形成された光導波路干渉計を通り、出力光信号203が出力される。電気光学結晶201に入力電気信号204を印可すると、光導波路の屈折率が変化することで光信号が干渉して打消し合い、出力光信号203の強度が変化する。以上のような動作により、入力電気信号204に対して出力光信号203は非線形な応答を示す。光強度変調器104から出力される強度変調を受けた光は、信号入力部から出力される光信号となる。
図3は、光増幅器の構成例を示す図である。光増幅器107はEDFA(Erbium Doped optical Fiber Amplifier)であり、その中には不純物添加光ファイバ301、2つの波長分割多重光結合器302、303、励起光源304が封入されている。
図6は、本発明の実施例2に係る情報処理システムによるシミュレーション結果を示す図である。D/A変換機102から出力されるリザーバへの入力電気信号601、A/D変換機109に入力されるリザーバからの出力電気信号602をそれぞれ表している。入力電気信号601は相対的に大きい第1の振幅と相対的に小さい第2の振幅の2つの振幅を有する波形を有する信号であるのに対し、出力電気信号602は入力電気信号601と比較して複雑な波形を有する信号となった。これは出力電気信号602が過去の入力電気信号601に影響されているためで、非線形性と短期メモリ効果が発現していることを示している。また、入力電気信号601が同じ波形の場合には出力電気信号602も同じ波形になり、再現性が得られていることも確認できた。
図7は、本発明の実施例3に係る情報処理システムの構成例を示す図である。実施例3の情報処理システム3Sは、実施例2の情報処理システム2Sと比較して、光検出器108、クロック抽出器701、移相器702、光位相変調器703で構成されたフィードバック制御系を有する。図7のリザーバは、再生モード同期と呼ばれる構成である。光結合器501から分岐した一部の光信号が光検出器108に入力される。光検出器108から出力された電気信号の一部がクロック抽出器701に入力され、クロック周波数の抽出が行われる。温度等の変化によってループ構造L2の光の位相に変化が生じた場合、クロック周波数の変化となって現れる。クロック抽出器701から出力された電気信号を移相器702を通して光位相変調器703に入力することでループ構造L2に生じた位相の変化が補正され、ループ構造L2で生じる光信号を安定化させる。その後は、実施例2と同様に教師データの入力や結合係数の最適化を行うことによって、音声データの分類等を行うことができるようになる。
Claims (6)
- 過去に入力された信号の少なくとも一部を内部状態として保持し、前記内部状態において入力信号を非線形に変換する信号変換部と、
前記信号変換部に前記入力信号を入力する信号入力部と、
前記信号変換部で変換された信号である出力信号を読み出す信号出力部と、
読み出した前記出力信号の線形結合及び最適な結合強度を計算する計算部と
を有し、
前記信号変換部は、光信号である前記入力信号を光信号である前記出力信号に非線形に変換する光増幅器を含む
ことを特徴とする情報処理システム。 - 前記入力信号から前記出力信号への非線形な変換は再現性がある
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理システム。 - 前記光増幅器が、光ファイバで構成したループに組み込まれている
ことを特徴とする請求項2に記載の情報処理システム。 - 前記光増幅器及び光位相変調器が、光ファイバで構成したループに組み込まれており、
前記ループから出力された光信号から抽出したクロック周波数を示す電気信号を出力するクロック抽出器と、
前記クロック抽出器から出力された電気信号を前記光位相変調器に入力する移相器と、
を有し、
前記光位相変調器は、入力された前記電気信号を元に前記ループに生じた位相の変化を補正する
ことを特徴とする請求項2に記載の情報処理システム。 - 前記信号変換部、前記信号入力部、及び前記信号出力部は、ループを構成し、
前記出力信号の少なくとも一部が、次に前記信号変換部に入力される信号に影響を与える
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理システム。 - 情報処理システムが実行する情報処理方法であって、
前記情報処理システムは、
過去に入力された信号の少なくとも一部を内部状態として保持し、前記内部状態において入力信号を非線形に変換する信号変換部と、
前記信号変換部に前記入力信号を入力する信号入力部と、
前記信号変換部で変換された信号である出力信号を読み出す信号出力部と、
読み出した前記出力信号の線形結合及び最適な結合強度を計算する計算部と
を有し、
前記信号変換部は光増幅器を含み、
前記光増幅器が、光信号である前記入力信号を光信号である前記出力信号に非線形に変換する
ことを特徴とする情報処理システムにおける情報処理方法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023189231A1 (ja) * | 2022-04-01 | 2023-10-05 | 国立大学法人東京工業大学 | 非線形変換処理装置 |
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US20150009548A1 (en) * | 2013-07-05 | 2015-01-08 | Universiteit Gent | Reservoir Computing Using Passive Optical Systems |
JP2018200391A (ja) * | 2017-05-26 | 2018-12-20 | 日本電信電話株式会社 | 光信号処理回路 |
JP2019148715A (ja) * | 2018-02-27 | 2019-09-05 | 日本電信電話株式会社 | 光信号処理装置 |
-
2018
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AKROUT, A., ET AL.: "Parallel photonic reservoir computing using frequency multiplexing of neurons", ARXIV.ORG [ONLINE], JPN6022011658, 24 December 2016 (2016-12-24), ISSN: 0004736761 * |
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