新設備可以大大改善語音和圖像識別

加利福尼亞大學河濱波音工程學院和俄羅斯科學院的研究人員使用一種全息存儲設備成功地演示了模式識別技術，該設備可以大大改善語音和圖像識別硬件。

模式識別側重于查找數據中的模式和規則。所展示的工作的獨特之處在于輸入模式被編碼到輸入自旋波的相位中。

自旋波是磁性材料中自旋的集體振蕩。自旋波器件優于其光學對應物，因為它們由于較短的波長而更具可伸縮性。此外，自旋波器件與傳統電子器件兼容，并且可以集成在芯片內。

研究人員構建了一個原型8端子設備，該設備由帶有微天線的磁矩陣組成，用于激發和檢測自旋波。他們為幾個磁性矩陣收集的實驗數據顯示出對應于特定相位模式的獨特輸出特征。微天線允許研究人員生成和識別任何輸入階段模式，這是現有實踐的一大優勢。

然后，自旋波通過磁矩陣傳播并干涉。一些輸入相位模式產生高輸出電壓，而其他組合產生低輸出電壓，其中關于參考電壓定義“高”和“低”(即，如果輸出電壓高于1毫伏，則輸出為高，如果電壓小于1毫伏，則為低電平。

識別需要大約100納秒，這是自旋波傳播和產生干涉圖案所需的時間。

這種方法最吸引人的特性是所有輸入端口并行運行。識別從0到999以及0到10,000,000的模式(數字)需要相同的時間。潛在地，磁性全息設備可以基本上比傳統數字電路更有效。

這項工作建立在研究人員去年發表的研究結果的基礎上，他們展示了一種2位的全息存儲設備能夠通過自旋波疊加識別內部磁記憶狀態。這項工作被“物理世界”雜志評為十大物理突破。

“我們對這種認可感到非常興奮，但最新的研究將這一點提升到了一個新的水平，”加州大學河濱分校的研究教授亞歷克斯·希滕說道，他是該項目的首席研究員。“現在，該設備不僅可以用作存儲器，還可以用作邏輯元件。”

最新研究結果發表在“ 應用物理快報 ”雜志上的一篇名為“使用超聲波全息記憶裝置進行模式識別”的論文中。除了Khitun，作者是Frederick Gertz，一名在加州大學河濱分校與Khitun合作的研究生，以及來自俄羅斯科學院的A. Kozhevnikov，Y。Filimonov和G. Dudko。

全息術是一種基于光的波動特性的技術，其允許在物體光束和相干背景之間使用波干涉。它通常與由光制成的圖像相關聯，例如在駕駛執照或紙幣上。然而，這只是一個狹窄的全息術領域。

全息術也被認為是具有前所未有的數據存儲能力的未來數據存儲技術，并且能夠以高度并行的方式寫入和讀取大量數據。

與磁共振全息存儲器相關的主要挑戰是操作波長的縮放，這需要開發用于自旋波生成和檢測的亞微米級元件。