Optické neuronové sítě - realizace umělých neuronových sítí ve formě optických systémů. Zajistit paralelismus v digitálním počítačiVyžaduje se paralelní provoz mnoha prvků. Prostor, který zabírají, vzhledem k prostoru potřebnému k izolaci jednoho prvku od druhého, může být tak velký, že na křemíkové destičce nezbude místo pro umístění výpočetních obvodů. Spojení prvků pomocí světelných paprsků přitom nevyžaduje izolaci mezi signálovými cestami, světelné toky mohou procházet navzájem bez vzájemného ovlivňování. Navíc mohou být signální cesty umístěny ve třech rozměrech. Hustota přenosových cest je omezena pouze velikostí světelných zdrojů, jejich divergencí a velikostí detektoru. Kromě toho mohou všechny signálové cesty pracovat současně, což poskytuje obrovskou rychlost přenosu dat. Tento směr umožňuje vyvíjet jednotlivé komponenty nezbytné pro stavbuneuropočítač .
Když jsou umělé neuronové sítě simulovány na digitálním počítači , ztrácí se jejich vlastní paralelní povaha počítání; každá operace musí být provedena postupně. Navzdory vysoké rychlosti provádění jednotlivých výpočtů může být počet operací potřebných k provedení násobení matic příliš velký.
Byla navržena různá elektronově-optická zařízení, která realizují reálné násobení paralelních matic [1] [2] [3] .
Holografické korelátory ukládají referenční obrazy buď ve formě plochého nebo objemového hologramu a rekonstruují je při koherentním osvětlení. Vstupní obraz, který může být zašuměný nebo neúplný, je přiváděn do systému a je současně opticky korelován se všemi uloženými referenčními obrazy. Tyto korelace jsou zpracovávány prahovou funkcí a přiváděny zpět na vstup systému, kde nejsilnější korelace zlepšují vstupní obraz. Vylepšený obraz prochází systémem opakovaně a mění se s každým průchodem, dokud se systém nestabilizuje na požadovaném obrazu.
Taková zařízení jsou tedy fyzickými analogy Hopfieldovy neuronové sítě, Cosco neuronové sítě a mnoha dalších.
S rozvojem nanofotoniky bylo možné použít filmy obsahující bakteriorhodopsin jako hlavní materiál pro výrobu optických neuronových sítí . Protein bakteriorhodopsin je svou funkcí a strukturou podobný vizuálnímu rodopsinu . Umělá sítnice postavená na tomto základě bude tedy nejvíce odpovídat fyziologickému prototypu. Ale na bázi bakteriorhodopsinu je možné postavit nejen umělou sítnici, ale také formální neuron . To v zásadě umožňuje implementovat jakýkoli druh moderních umělých neuronových sítí založených na membránách obsahujících protein bakteriorhodopsin.
Je třeba poznamenat, že bakteriorhodopsin není jediným proteinem používaným k tomuto účelu. Slibný pro výzkum je také fotoaktivní žlutý protein PYP (photoactive yellow protein), receptorový protein, který se nachází např. v organismu Ectothiorhodopspira halophila [4] . Tento protein zajišťuje negativní fototaxi bakterií – únik před světlem.