Optical diffractive deep neural network and online learning accelerated by novel polar liquid crystals device

Publicly Offered Research

Project Area	Photonic Computing Highlighting Ultimate Nature of Light
Project/Area Number	25H01883
Research Category	Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Transformative Research Areas, Section (IV)
Research Institution	Nagaoka University of Technology
Principal Investigator	木村宗弘長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (20242456)
Project Period (FY)	2025-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2025)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2025: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords	ディープニューラルネットワーク / オンライン学習 / 強誘電性ネマティック液晶 / 分子配向 / 偏光解析
Outline of Research at the Start	本研究では、超高速かつ低消費電力で機械学習などの計算を実行できる、光回折型ディープニューラルネットワーク(D2NN)を新奇強誘電性ネマティック液晶(FNLC)によって実現する。配向が難しいFNLCを無欠陥かつ大面積に配向させることを目的に、①基板界面のorder electricity(秩序電気分極)の完全なモデル化と、配向処理を実現する高分子ポーリング装置を開発し、②1μs台の高速応答空間光変調器を実装する。③超高速アクティブ動作が可能になれば、計算サーバーのみに頼らずにエッジデバイス上で機械学習させることが可能になり、推論だけでなく学習においても消費電力を大幅に低減することを実証する。