隨著傳感和計算模塊在邊緣基礎設施的廣泛部署，自然場景的高速感知、計ji算suan和he重zhong建jian至zhi關guan重zhong要yao。現xian有you端duan側ce視shi覺jiao智zhi能neng大da多duo為wei感gan算suan分fen離li範fan式shi，即ji通tong過guo傳chuan感gan器qi感gan知zhi和he采cai集ji光guang信xin號hao
，轉zhuan換huan為wei電dian信xin號hao後hou進jin行xing智zhi能neng任ren務wu的de計ji算suan。光guang和he電dian之zhi間jian的de頻pin繁fan轉zhuan換huan
，以yi及ji後hou摩mo爾er時shi代dai電dian子zi計ji算suan性xing能neng發fa展zhan趨qu勢shi的de減jian緩huan，製zhi約yue了le端duan側ce智zhi能neng處chu理li的de速su度du和he帶dai寬kuan。

zhenduibianyuanxitongmianlindegansuanpingjing，qinghuadaxuedianzigongchengxifangluketizutichulemianxiangziranchangjingdegansuanyitiquanguangzhinengjisuanjiagou，yanzhilebingxinghuaquanguanggansuanzhenliexinpian（optical parallel computational arraychip,OPCAchip），突破了非相幹光場矩陣計算的難題
，摒棄了“光感知-電計算”的感算分離範式

，以“光入-光出”端到端的計算實現全光機器視覺，將非相幹光場智能處理的速度提升至納秒量級
，支持每秒千億像素規模的自然光場處理。

課題組刻畫了自然場景光信號與片上光場的調製關係，提出了非相幹-相xiang幹gan全quan光guang乘cheng加jia算suan子zi

，建jian立li了le空kong譜pu域yu多duo維wei全quan光guang神shen經jing網wang絡luo，突tu破po了le非fei相xiang幹gan光guang場chang智zhi能neng感gan算suan難nan題ti
，提ti出chu了le全quan光guang片pian上shang諧xie振zhen神shen經jing元yuan模mo型xing，研yan製zhi了le全quan光guang感gan算suan一yi體ti陣zhen列lie芯xin片pianOPCA，支撐自然場景光場信號的並行感知與高速計算。在此基礎上，課題組構建了多波長全光神經網絡，將感知
、計ji算suan和he重zhong建jian融rong為wei一yi體ti，實shi現xian了le端duan到dao端duan的de全quan光guang編bian解jie碼ma和he光guang場chang重zhong建jian任ren務wu，在zai納na秒miao時shi間jian尺chi度du上shang可ke完wan成cheng對dui自zi然ran場chang景jing的de端duan到dao端duan重zhong建jian。在zai視shi覺jiao智zhi能neng分fen類lei任ren務wu上shang，OPCA芯片實測響應時間為6.0納秒
、視覺處理帶寬達THz即每秒可處理千億像素規模，相比傳統相機采集
、存儲


、智能處理這一感算分離係統（響應時間大多為毫秒量級

、每秒處理億像素），速度提升6個數量級
，帶寬提升2～3個數量級。

期刊主頁推薦截圖

以OPCAxinpianweidaibiaodegansuanyitiquanguangjiqishijiao，biaozhizhezhinengguangjisuanjishuxiangduanceyingyonglingyudefazhanmaichulezhongyaodeyibu。gaixinpianweilaijiangyudaguimozhinengguangjisuanxinpianjicheng，tupoguangdian/電光轉換帶來的速度和功耗桎梏
，實現從光感知到光處理的端到端全光智能感算。憑借其高速度、高帶寬的感算特性，有望為自動駕駛
、工業檢測、智能機器人、VR/AR等領域帶來性能的顛覆性突破，應用前景廣闊。

近日，相關研究成果以“並行光子芯片實現納秒級端到端圖像處理
、傳輸和重建”（Parallel photonic chip for nano-second end-to-end image processing, transmission, and reconstruction）為題，發表在《光學》（Optica）雜誌上。

清華大學電子工程係為論文第一單位，電子工程係副教授方璐為論文通訊作者，電子工程係2020級博士生吳蔚

、博士後周天貺（水木學者）為論文第一作者。研究得到科技部2030重大項目、國家自然科學基金委、中國科協
、中國博士後基金、清華大學-之江實驗室聯合研究中心等的支持。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1364/OPTICA.516241