A Study on Photonics-Electronics Convergence System for Optical Edge Computing

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Photonic Computing Highlighting Ultimate Nature of Light
• Project/Area Number: 23H04804
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 塩見 準 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 准教授 (40809795)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: エッジコンピューティング / 光コンピューティング / ディペンダブルコンピューティング / 近似コンピューティング / 光集積回路

Outline of Annual Research Achievements

光コンピューティングとエッジコンピューティングを融合した光エッジコンピューティングのパラダイムを実現し、超スマート社会の持続的成長を実現する。エッジ環境では劣悪なノイズに打ち勝ち、限られた電力制約で動作することが必須である。本研究では、エッジ環境において光の極限性能を引き出す光電融合型のシステムを開発する。具体的には、(1) 光集積回路の稼働状況を診断・制御するディペンダブルシステム、(2) 極限状態で光集積回路を稼働させ続ける、光演算器アーキテクチャ、に取り組む。エッジ環境に光コンピューティングデバイスを埋め込むことで、従来の電気電子方式では実現できないエネルギー効率・動作性能を達成する。

本年度は、(1)について、光集積回路の動作性能に大きな影響を与える温度モニタの設計を行った。光導波路の温度依存性を逆手に取った温度モニタである。70℃の温度範囲において、2.7℃以下の誤差で測定可能であることを示した。
(2)について、光電融合型回路に対する、環境ノイズや放射線ノイズを検出する光回路の設計を開始した。具体的には、光ニューラルネットワーク回路に対して、ノイズ検知回路を付け足し、ノイズを検知できるディペンダブルネットワークを検討した。
(1)、(2)の成果について、改良版の温度モニタ、および実験対象用の光ニューラルネットワーク回路を光集積回路にて試作した。この試作チップの測定結果を組み合わせて、両成果について、次年度にて成果をまとめる予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の予定通り、テーマ(1)の稼働状況モニタ、およびテーマ(2)のディペンダブルネットワークの検討を行えたためである。

Strategy for Future Research Activity

今年度試作したチップの測定結果を組み合わせて、テーマ(1), (2)の両成果について、次年度にて成果をまとめる予定である。また、テーマ(1), (2)ともに、環境ノイズに対する性能補償技術を検討する。