Jüngste Fortschritte in der optoelektronischen und photonischen Technologie eröffnen neue Möglichkeiten für Hochgeschwindigkeits-Steuerungsanwendungen. Diese Systeme arbeiten mit deutlich höheren Frequenzen als herkömmliche Elektronik und ermöglichen so eine ultraschnelle Signalverarbeitung mit Vorteilen wie geringer Latenz, hoher Bandbreite und Resistenz gegen elektromagnetische Störungen. Darüber hinaus bietet die Integration neuroinspirierter Lernmechanismen einen neuartigen Ansatz für die adaptive Steuerung. Im Gegensatz zu konventionellen Methoden, die auf festen Parametern basieren, ermöglichen diese lernbasierten Techniken Echtzeitanpassungen an Umgebungsveränderungen.
Dieser Wandel hin zu adaptiver Hochgeschwindigkeits-Steuerung hat das Potenzial, die Leistung in verschiedenen dynamischen und sich schnell verändernden Systemen zu verbessern.Die Forscher Silvia Ortín, Moritz Pflüger und Apostolos Argyris vom Institut für interdisziplinäre Physik und komplexe Systeme (IFISC) in Palma de Mallorca, Spanien, widmen sich der interdisziplinären Problemlösung durch die Kombination von bioinspiriertem Computing mit Hochgeschwindigkeits-Optoelektronik. Durch die Integration optischer Komponenten mit Hebbschem Lernen schlägt ihre Arbeit eine Brücke zwischen Photonik und maschinellem Lernen und eröffnet neue Möglichkeiten für ultraschnelle, bioinspirierte Computersysteme. Eine bedeutende Innovation ihrer Forschung ist der Rückkopplungsmechanismus, bei dem sich die physikalischen Eigenschaften des Systems autonom anhand einer Lernregel für die Eingangskorrelation (ICO) anpassen. Dies stellt einen wichtigen Schritt zur Entwicklung selbsterhaltender optoelektronischer Plattformen dar. In ihrem Prototyp präsentierten sie eine faserbasierte dendritische Struktur mit adaptiver Plastizität für autonomes Lernen und Steuerung, die auf den Hebbschen Prinzipien basiert. Kernstück ihres Rechenrahmens ist ein in die experimentelle dendritische Einheit eingebetteter Regler mit geschlossenem Regelkreis, der Echtzeitbetrieb mit Signal- und Abtastraten von 1 GHz ermöglicht. Dieses System wurde erfolgreich auf eine hypothetische Temperaturstabilisierungsaufgabe angewendet und demonstrierte sein Potenzial für eine ultraschnelle, adaptive Steuerung. Die Arbeit mit dem Titel „
Frontiers of Optoelectronics veröffentlicht (veröffentlicht am 3. April 2025).DOI:
