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、jisuanhezhongjianzhiguanzhongyao。xianyouduanceshijiaozhinengdaduoweigansuanfenlifanshi，jitongguochuanganqiganzhihecaijiguangxinhao，zhuanhuanweidianxinhaohoujinxingzhinengrenwudejisuan。guanghedianzhijiandepinfanzhuanhuan，yijihoumoershidaidianzijisuanxingnengfazhanqushidejianhuan，zhiyueleduancezhinengchulidesuduhedaikuan。

針zhen對dui邊bian緣yuan係xi統tong麵mian臨lin的de感gan算suan瓶ping頸jing，清qing華hua大da學xue電dian子zi工gong程cheng係xi方fang璐lu課ke題ti組zu提ti出chu了le麵mian向xiang自zi然ran場chang景jing的de感gan算suan一yi體ti全quan光guang智zhi能neng計ji算suan架jia構gou，研yan製zhi了le並bing行xing化hua全quan光guang感gan算suan陣zhen列lie芯xin片pian（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-xiangganquanguangchengjiasuanzi，jianlilekongpuyuduoweiquanguangshenjingwangluo，tupolefeixiangganguangchangzhinenggansuannanti

，tichulequanguangpianshangxiezhenshenjingyuanmoxing，yanzhilequanguanggansuanyitizhenliexinpianOPCA
，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
、jisuanhezhongjianrongweiyiti，shixianleduandaoduandequanguangbianjiemaheguangchangzhongjianrenwu
，zainamiaoshijianchidushangkewanchengduiziranchangjingdeduandaoduanzhongjian。zaishijiaozhinengfenleirenwushang，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。

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以OPCA芯xin片pian為wei代dai表biao的de感gan算suan一yi體ti全quan光guang機ji器qi視shi覺jiao
，標biao誌zhi著zhe智zhi能neng光guang計ji算suan技ji術shu向xiang端duan側ce應ying用yong領ling域yu的de發fa展zhan邁mai出chu了le重zhong要yao的de一yi步bu。該gai芯xin片pian未wei來lai將jiang與yu大da規gui模mo智zhi能neng光guang計ji算suan芯xin片pian集ji成cheng，突tu破po光guang電dian/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