Optični model nevronske mreže na osnovi nelinearnih optičnih pojavovDebeljak, Matic (Avtor) Ravnik, Miha (Mentor) nelinearna optikaKerrov pojavoptični nevronFDTD simulacijefotonska aktivacijska funkcijafotonska nevronska mrežaOptični model nevrona, ki ga predstavim v magistrskem delu, temelji na nelinearnih optičnih pojavih tretjega reda (Kerrov pojav in ustvarjanje tretjega harmonika). V uvodu predstavim teoretični okvir, v katerem povežem nelinearno optiko in osnovne gradnike umetnih nevronskih mrež. Glavni del predstavlja numerična implementacija FDTD simulacij, s katerimi sem preučeval propagacijo elektromagnetnega valovanja skozi Kerrov optično aktiven material in nastanek komponente elektromagnetnega valovanja pri frekvenci 3$\omega_0$. Iz odvisnosti amplitude tretjga harmonika od vhodne amplitude sem definiral fotonsko aktivacijsko funkcijo, pri čemer je logistična funkcija pokazala najboljše ujemanje, zato sem jo uporabil v nadaljnjih simulacijah. Na osnovi tega je bila zgrajena fotonska nevronska mreža, ki upošteva ključne fizikalne omejitve (nenegativne uteži, saturacijo aktivacije). Primerjal sem jo z referenčnimi elektronskimi mrežami na podatkovni bazi MNIST. Rezultati kažejo, da fotonske omejitve z razširjeno aktivacijo omogočajo visoko natančnost (približno 95–97 %), medtem ko tipične računske nevronske mreže dosežejo nekoliko boljšo natančnost (nad 97–98 %). Slednje potrjuje, da so optične nevronske mreže potencialni kandidat za nadomestitev računskih nevronskih mrež. Predlagani nadaljnji koraki vključujejo razširitev simulacij širjenja svetlobe v tridemenzionali prostor, preizkus različnih materialov in eksperimentalno validacijo.20262026-04-10 08:15:06Magistrsko delo/naloga181529VisID: 159637COBISS_ID: 74592515sl