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一种基于图表示学习的光网络算力调度方法
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作者 于添阔 姚秋彦 +1 位作者 杨辉 龚盛业 《光通信技术》 北大核心 2024年第5期46-50,共5页
针对现有算力资源与光网络独立管理导致的资源调度不协调问题,提出了一种基于图表示学习的光网络算力调度方法。该方法通过构建节点和边特征图并利用图卷积网络进行聚类,形成二分图来映射算力业务的源节点到目的节点。通过引入学习因子... 针对现有算力资源与光网络独立管理导致的资源调度不协调问题,提出了一种基于图表示学习的光网络算力调度方法。该方法通过构建节点和边特征图并利用图卷积网络进行聚类,形成二分图来映射算力业务的源节点到目的节点。通过引入学习因子优化二分图中的映射关系,以最小化时延为目标,实现高效的算力调度。仿真结果表明,所提方法在多粒度算力业务共存环境下显著地降低了阻塞率和业务平均处理时延,提高了资源利用率。 展开更多
关键词 弹性光网络 算力调度 图表示学习
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fgOTN应用于智算中心互联研究综述
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作者 史庆娜 王佳雪 +4 位作者 李诗语 蔡梦茹 刘晓东 尹珊 黄善国 《电信科学》 北大核心 2025年第1期26-41,共16页
随着智算中心数据流量和业务需求的快速增长,高效、灵活的网络解决方案成为关键。细颗粒光传送网(fine grain optical transport network,fgOTN)作为同步数字体系(synchronous digital hierarchy,SDH)技术的接续与光传送网(optical tran... 随着智算中心数据流量和业务需求的快速增长,高效、灵活的网络解决方案成为关键。细颗粒光传送网(fine grain optical transport network,fgOTN)作为同步数字体系(synchronous digital hierarchy,SDH)技术的接续与光传送网(optical transport network,OTN)技术的扩展,被应用于智算中心互联,以满足其灵活调度、高效传输、严格安全隔离和低时延等多重需求。首先,介绍了fgOTN的基本概念、技术架构及应用场景,随后,阐述了智算中心的相关概念、体系架构、关键技术及应用场景。在此基础上,重点探讨了fgOTN在智算中心互联中的应用,旨在促进智算中心间数据传输的高效、可靠。最后,论述了fgOTN应用于智算中心互联的研究方向和发展趋势。 展开更多
关键词 细颗粒光传送网 智算中心互联 应用场景
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基于离体神经网络的生物智能计算:关键技术与研究现状(特邀)
3
作者 杜金帅 邓寅 +7 位作者 曹世阳 陆泽营 李杰 韩卓 周晋民 王棵 桂丽丽 徐坤 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第3期93-113,I0001,共22页
随着人工智能(AI)的快速发展,其高能耗、低解释性和灵活性不足等问题日益凸显。生物神经网络(Biological Neural Networks,BNN)因其基于真实生物神经元的动态可塑性和自适应性,成为突破AI瓶颈的重要研究方向。离体培养的BNN通过精确的... 随着人工智能(AI)的快速发展,其高能耗、低解释性和灵活性不足等问题日益凸显。生物神经网络(Biological Neural Networks,BNN)因其基于真实生物神经元的动态可塑性和自适应性,成为突破AI瓶颈的重要研究方向。离体培养的BNN通过精确的培养技术和先进的调控手段,为理解生物大脑的信息处理机制以及开发新型智能系统提供了实验平台。文中系统地综述了离体BNN的培养方法及功能优化技术,包括二维和三维培养方式,以及模块化网络构建与连接调控方法。详细探讨了电学刺激、光学刺激和化学刺激等信号输入技术,以及细胞内外动作电位记录、钙荧光成像等信号输出技术。此外,还分析了BNN在静态任务(如语音识别)和实时交互任务(如神经机器人控制)中的应用实例,展示了其在动态学习、复杂模式识别和实时任务适应中的潜力。最后,总结了当前基于BNN的生物智能计算研究的主要挑战,提出了未来研究的方向,希望为未来生物智能计算的研究与发展提供一定启示。 展开更多
关键词 生物神经网络 离体培养 双向通信技术 生物智能计算
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物理信息神经网络驱动的光纤非线性建模 被引量:4
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作者 罗霄 张民 +3 位作者 蒋啸天 宋裕琛 张希萌 王丹石 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期244-254,共11页
近年来,在计算物理领域提出了一种具有变革意义的利用神经网络直接求解微分方程的方案——物理信息神经网络(physics-informed neural network,PINN),引起了广泛关注,并且已经在多个领域的微分方程相关的问题中都得到了成功的验证。着... 近年来,在计算物理领域提出了一种具有变革意义的利用神经网络直接求解微分方程的方案——物理信息神经网络(physics-informed neural network,PINN),引起了广泛关注,并且已经在多个领域的微分方程相关的问题中都得到了成功的验证。着眼于光纤非线性的建模,针对光纤中:光信号传输时受损耗、色散以及非线性等多种物理效应影响而发生演化;受激拉曼散射引起的功率转移;光模场在多种几何结构光纤中的分布与传输这三个场景展开研究。在数学上,这三个场景的控制方程分别为:非线性薛定谔方程、受激拉曼散射常微分方程以及傍轴亥姆霍兹方程,文中先后呈现了利用PINN求解这三个方程的具体实施方案及结果,并与数值方法进行对比分析,二者结果显示出较高的一致性,且PINN具备更低的计算复杂度。PINN作为一种精准、高效的微分方程求解框架,在未来有潜力推进光纤非线性建模的发展。 展开更多
关键词 光纤非线性 科学计算 物理信息神经网络 非线性薛定谔方程 受激拉曼散射 傍轴亥姆霍兹方程
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工业PON中确定性网络传输技术研究(特邀)
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作者 张佳玮 苏琛 纪越峰 《光通信研究》 北大核心 2024年第1期1-13,共13页
无源光网络(PON)凭借其大带宽、低成本和抗电磁干扰等优势,被认为是下一代工业互联网的重要组网技术之一。然而,以“带宽提升”为主要技术发展思路的常规PON,其传输控制机制难以满足以“时间敏感”为特征的高品质工业业务传输需求,对常... 无源光网络(PON)凭借其大带宽、低成本和抗电磁干扰等优势,被认为是下一代工业互联网的重要组网技术之一。然而,以“带宽提升”为主要技术发展思路的常规PON,其传输控制机制难以满足以“时间敏感”为特征的高品质工业业务传输需求,对常规PON的网络传输能力提出了重要挑战,迫使其融入新的特性,即确定性。文章以时分复用(TDM)-PON为主要研究对象,首先阐述了工业互联网的业务特征及传输需求,分析了工业互联场景下常规TDM-PON面临的两大技术挑战:一是传统带宽分配方案引起的时延不确定性;二是队列调度机制僵化引起的时延不确定性。围绕上述挑战,文章介绍了提升TDM-PON确定性网络传输能力的关键技术,如协作传输接口、单帧多突发和确定性带宽分配(DetBA)等。其次,文章介绍了一种基于网络演算的时延边界建模思路作为确定性工业PON系统设计与性能评估的理论模型。最后,文章从业务层、媒质接入控制(MAC)层、物理层及控制管理平面等多个角度探讨了确定性工业PON的潜在技术及发展方向。 展开更多
关键词 工业无源光网络 确定性网络传输技术 确定性带宽分配 网络演算
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面向算力互联的快速光交换技术研究(特邀) 被引量:1
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作者 尹林 王富 +2 位作者 王小龙 郭文魁 宗一宸 《光通信研究》 北大核心 2024年第5期47-54,共8页
随着大模型等人工智能(AI)技术的发展,以及“东数西算”等国家重大工程的深入推进,智算中心(AIDC)和算力网络(CPNs)的内部网络互联成为光网络发展的重要目标。相较于传统面向数据的信息互联,AIDC和CPNs对传输的时延、吞吐量和确定性具... 随着大模型等人工智能(AI)技术的发展,以及“东数西算”等国家重大工程的深入推进,智算中心(AIDC)和算力网络(CPNs)的内部网络互联成为光网络发展的重要目标。相较于传统面向数据的信息互联,AIDC和CPNs对传输的时延、吞吐量和确定性具有更高的需求。一方面,AIDC内部需要实现高密度和低时延的数据处理和计算资源调度,以满足大规模实时训练和推理;另一方面,AIDC之间互联要求高带宽、低时延和高可靠性的数据传输及资源共享,以支持跨中心的数据协同和灾备恢复。因此,算力互联(CPI)网络需要光交换技术来支撑AIDC内部传送网络的高效数据传送和AIDC之间的带宽快速调度。构建面向CPI的光交换技术将服务于CPI需求,为算力服务提供高效、确定和安全的数据交互管道。文章从网络架构、数据交换和应用场景等方面对光交换技术进行了分析。 展开更多
关键词 智算中心 算力互联 光交换
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基于HOE的全息显示双目视差构建方法
7
作者 张虎鸣 颜玢玢 +4 位作者 仲崇力 肖瑞 秦秀娟 全佳乐 桑新柱 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期892-900,共9页
全息光学元件(Holographic Optical Element,HOE)是全息三维显示的重要器件之一。为了解决HOE用于双目全息显示时视差不匹配的问题,本文提出并实现了一种基于HOE的全息显示双目视差构建方法,同时对元件成像时的像差进行了分析校正。通过... 全息光学元件(Holographic Optical Element,HOE)是全息三维显示的重要器件之一。为了解决HOE用于双目全息显示时视差不匹配的问题,本文提出并实现了一种基于HOE的全息显示双目视差构建方法,同时对元件成像时的像差进行了分析校正。通过对HOE的制作原理和成像规律分析,结合光线跟踪技术渲染的虚拟模型和现实场景模型,设计了基于HOE的全息双目显示系统,提出了双目视差构建方法,即在获取人眼坐标位置时为观察者实时提供包含双目视差关系的视点图像。通过进一步分析全息显示系统内部的图像畸变产生原因及过程,提出了去畸变的优化处理算法。实验结果表明,提出的方法不仅能够实现HOE实时显示全息三维图像,而且解决了HOE在全息双目显示中视差不匹配以及成像畸变的问题。 展开更多
关键词 全息显示 全息光学元件 光线跟踪 空间光调制器 双目视差
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用于光交换的硅基二氧化硅AWGR的设计与研究(特邀)
8
作者 李奕璇 钱灏泽 +3 位作者 张世成 薛旭伟 郭秉礼 黄善国 《光通信研究》 北大核心 2024年第5期19-24,共6页
【目的】以N×N矩阵形式构成的阵列波导光栅路由器(AWGR)具有光学并行和波长路由能力,能在不同信道上同时传输N路信号,具有扩展性好、延时低和频带宽等优势,结合可调谐光源能实现快速光交换,是下一代光交换数据中心网络的潜在技术... 【目的】以N×N矩阵形式构成的阵列波导光栅路由器(AWGR)具有光学并行和波长路由能力,能在不同信道上同时传输N路信号,具有扩展性好、延时低和频带宽等优势,结合可调谐光源能实现快速光交换,是下一代光交换数据中心网络的潜在技术方案之一。为了解决现有AWGR在实际应用中存在的串扰大、有额外耦合损耗、偏振敏感和损耗非均匀性大等问题,进一步扩大数据中心规模和提升数据交换速度,文章分别对4×4和12×12通道的AWGR进行了研究。【方法】文章通过仿真软件进行基本设计参数的计算,分析研究了AWGR设计流程,并采用光束传播法(BPM)进行了仿真模拟。同时,采用在平板波导和条形波导连接处加入锥形波导taper结构和增大输入、输出波导间距等方法进行了性能优化。【结果】仿真结果得到良好的性能参数:4×4 AWGR插入损耗为-0.714 dB,串扰为-35.556 dB,损耗非均匀性为1.907 dB;12×12 AWGR插入损耗为-0.294 dB,串扰为-36.019 dB,损耗非均匀性为3.428 dB。文章制作设计器件流片并进行了性能测试,结果表明:4×4 AWGR插入损耗为-2.586 dB,串扰为-29.473 dB,损耗非均匀性为1.921 dB;12×12 AWGR插入损耗为-3.692 dB,串扰为-23.874 dB,损耗非均匀性为3.873 dB。【结论】文章的研究在串扰和损耗非均匀性等方面进行了性能优化,为后续设计迭代和进一步提升性能参数积累了经验。 展开更多
关键词 波分复用 光交换 阵列波导光栅路由器 复用器/解复用器
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光路传输质量智能预测技术
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作者 谷志群 周宇航 +1 位作者 张佳玮 纪越峰 《光通信技术》 北大核心 2024年第3期1-6,共6页
针对传统基于数理模型的光路传输质量(QoT)预测方法难以同时满足高精度和低计算复杂度需求的问题,介绍了单光路、多光路、跨拓扑光路3种光路QoT智能预测技术。这些技术依托于机器学习模型,力求实现端到端光路QoT的精确预测,并可有效应... 针对传统基于数理模型的光路传输质量(QoT)预测方法难以同时满足高精度和低计算复杂度需求的问题,介绍了单光路、多光路、跨拓扑光路3种光路QoT智能预测技术。这些技术依托于机器学习模型,力求实现端到端光路QoT的精确预测,并可有效应对以下挑战:其一,面对物理层参数的多样性,如何选择适合的机器学习模型和输入特征;其二,如何有效捕捉光路间错综复杂的关系;其三,如何在少样本情况下实现网络模型的训练和持续优化。最后,对未来的光路QoT预测技术发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 光网络 光路传输质量 机器学习
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局域表面等离激元增强的MoS_(2)光电探测器研究
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作者 程佳宝 唐大秀 +4 位作者 谢颖 顾辰杰 刘自军 芦鹏飞 沈祥 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期867-875,共9页
为了提升2维MoS_(2)光电探测器的响应度、响应速度和响应光谱范围,利用电化学工作站向MoS_(2)块体中插入四庚基阳离子,采用超声辅助剥离工艺获得了高质量的多层MoS_(2)纳米片,并通过旋涂方法制备MoS_(2)光电探测器,在MoS_(2)纳米片上修... 为了提升2维MoS_(2)光电探测器的响应度、响应速度和响应光谱范围,利用电化学工作站向MoS_(2)块体中插入四庚基阳离子,采用超声辅助剥离工艺获得了高质量的多层MoS_(2)纳米片,并通过旋涂方法制备MoS_(2)光电探测器,在MoS_(2)纳米片上修饰具有双重等离激元共振模式的金纳米棒(Au NRs)来增强入射光与光吸收层的相互作用,提升其光电探测性能与宽光谱响应能力。结果表明,MoS_(2)/Au NRs光电探测器的响应度从2.4×10-3 A/W提高到0.484 A/W,响应时间从50 ms提升到20 ms。上述工作对于简化光电探测器的制备流程,优化新型光电探测器的结构,扩展探测器的可探测光谱范围具有重要意义。 展开更多
关键词 探测器 2维材料 电化学剥离 金纳米棒 局域表面等离激元
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海底光缆系统经济性建模及快速规划算法
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作者 高雯静 高冠军 《光通信研究》 北大核心 2024年第3期92-98,共7页
【目的】海底光缆在国际通信链路中占据主导地位,在进行海底光缆通信系统的规划时往往是根据经验确定几组可能的方案,然后比选出传输性能和投资成本相对较优的方案。然而,随着通信设备和通信技术的发展,可选的调制格式和光纤数量不断增... 【目的】海底光缆在国际通信链路中占据主导地位,在进行海底光缆通信系统的规划时往往是根据经验确定几组可能的方案,然后比选出传输性能和投资成本相对较优的方案。然而,随着通信设备和通信技术的发展,可选的调制格式和光纤数量不断增加,备选方案数量较多,无法快速确定最优方案。因此,有必要建立一个海底光缆通信系统的成本最优化模型,求解成本最优的系统规划方案。【方法】针对海底光缆通信系统中的系统规划配置问题,以跨段距离、光纤类型、光纤纤对数量、中继器输出功率、调制格式和实用信道数为研究变量,建立一个以传输性能、传输容量和供电电压为约束条件的成本最优化模型,利用级联遗传-字典序法对成本最优化模型进行求解计算。【结果】结果表明,文章所提优化算法与全遍历算法的规划结果差异不超过0.34%,但该优化算法运算次数远少于全遍历算法的运算次数,仅为全遍历算法的1/100。其次,级联遗传-字典序法的运算次数受变量范围的影响小于全遍历算法。最后,通过对比不同跨段距离下海底光缆通信系统的最优成本,发现其规划结果不具有规律性。【结论】各个设计变量之间相互影响,系统的最优成本设计无法根据经验得到,需要建立模型求解;文章采用的算法不仅运算结果精确,而且运算次数较少。 展开更多
关键词 海底光缆通信系统 经济性建模 遗传算法 字典序法
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基于k·p方法的二类超晶格红外探测器仿真进展 被引量:2
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作者 孙童 关晓宁 +2 位作者 张凡 宋海智 芦鹏飞 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期439-453,共15页
二类超晶格(T2SL)相对于其它制冷型红外探测器材料体系,具有成本低、均匀性高、工艺兼容性好等特点,且波长灵活可调、俄歇复合速率低。k·p方法作为一种常用且相对成熟的能带结构仿真技术,具有计算精度高、节省计算资源等特点,在T2S... 二类超晶格(T2SL)相对于其它制冷型红外探测器材料体系,具有成本低、均匀性高、工艺兼容性好等特点,且波长灵活可调、俄歇复合速率低。k·p方法作为一种常用且相对成熟的能带结构仿真技术,具有计算精度高、节省计算资源等特点,在T2SL的仿真中受到了广泛的关注。梳理了中波、长波、甚长波T2SL红外探测器的仿真进展,归纳了k·p方法的发展过程,以及该方法在T2SL红外探测器仿真中的进展和作用,直观展示k·p方法在超晶格仿真工作中的准确性与便利性;重点讨论了T2SL探测器的暗电流机制、量子效率和吸收光谱等性质,对T2SL红外探测器的研究和应用前景进行展望。采用包络函数近似下的k·p方法可以对超晶格材料的能带结构和电子性质进行较为准确的理论分析和仿真计算。 展开更多
关键词 探测器 二类超晶格 k·p方法 器件仿真
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面向智算中心间互联的光网络关键技术研究
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作者 李韫瑄 杨亚萍 +2 位作者 涂佳一 顾仁涛 纪越峰 《电信科学》 2025年第4期3-19,2,共18页
智算中心作为大模型应用的关键算力基础设施,其高效运行依赖于高性能的光网络传输底座。然而,智算中心间光网络面临包括高实时性、高突发性和高可靠性的三重互联需求带来的诸多技术挑战。基于此,需要以高实时资源分配技术,助力智算光网... 智算中心作为大模型应用的关键算力基础设施,其高效运行依赖于高性能的光网络传输底座。然而,智算中心间光网络面临包括高实时性、高突发性和高可靠性的三重互联需求带来的诸多技术挑战。基于此,需要以高实时资源分配技术,助力智算光网络资源分配突破局部调度限制,以应对业务传输与调度时延挑战;以自适应协同优化技术,引导网络从被动调整向主动协同持续发展,以应对业务动态高突发性挑战;以前摄性故障恢复技术,推动网络从被动恢复故障向主动干预有序演进,以应对智算光网络的高可靠性挑战。展望未来,高实时大规模调度技术、算网深度协同技术和智算数字孪生技术,将为智算中心间互联的进一步发展提供新的机遇。 展开更多
关键词 智算中心 资源分配 网络优化 故障恢复
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