当前位置: 首页 > 栏目首页 > 数据 >

光学神经引擎高效求解偏微分方程

时间:2025-06-17 10:47:05

美国犹他大学工程学院团队在新一期《自然·通讯》杂志上发表了一项突破性研究,提出将偏微分方程的信息编码到光波中,并通过一种名为光学神经引擎(ONE)的新型光学设备进行高效处理。该成果标志着光学计算从理论探索向实际应用迈出了重要一步,为下一代高性能计算技术的发展开辟了新方向。

偏微分方程是一类重要的数学问题,用于描述多个变量之间的相互作用关系,在模拟复杂的物理、工程和自然现象中具有强大的预测能力。然而,求解这些方程长期以来一直是科学与工程计算中的重大挑战。目前用于求解偏微分方程的计算技术通常需要大量的时间和计算资源,这限制了其在实时或大规模应用中的可行性。

ONE系统结合了衍射光学神经网络和光学矩阵乘法器的技术优势。它不以传统的数字方式表示偏微分方程,而是采用光学方法对其进行建模。具体来说,是利用光波的不同特性(如强度和相位)来表示方程中的各个变量。当光波穿过ONE中的一系列光学元件时,这些光信号会随着传播过程不断演化,最终呈现出对应于特定偏微分方程解的状态。

这种方法借鉴了当前机器学习中神经网络的基本原理:在传统电子神经网络中,输入信号通过一系列计算节点传递,每个节点对输出进行加权调整,直到最合适的解成为最终输出。ONE将这一思想引入光学领域,利用光子器件实现类似功能,但速度更快、能耗更低。

团队在多种经典的偏微分方程上进行了测试,包括达西流方程(用于地下水流动建模)、退磁过程中的静磁泊松方程以及不可压缩流体中的纳维-斯托克斯方程(广泛应用于流体力学)。结果显示,ONE在这些复杂问题上,均表现出良好的适应性和准确性。

这项研究成果为未来在大规模科学计算和工程仿真领域提供了一个多功能、高效率的全新平台,有望在地质建模、芯片设计、气候模拟等多个关键领域产生深远影响。( 张梦然)

标签:

来源: 科技日报 编辑: FN008
相关阅读
  • 2025-06-17 10:47:45遥远太阳系内“隐身居民”或是一颗矮行星
  • 2025-06-17 10:47:24瞧瞧西部高校这些宝藏专业!
  • 2025-06-17 10:47:05光学神经引擎高效求解偏微分方程
  • 2025-06-17 10:44:43张桂梅一封信,何以感动千万人
  • 2025-06-17 10:44:23AI时代,教育不能把最基本的丢掉
  • 2025-06-17 10:41:46将财经高校“小逻辑”融入国家发展“大逻辑”
  • 2025-06-17 10:41:20长期便秘影响孩子生长发育
  • 2025-06-17 10:41:00“把人才引进来,更要让人才留下来”
  • 2025-06-17 10:40:39天津推出17项举措促进青年就业
  • 2025-06-17 10:40:20“上陈老师的体育课,就像拆‘盲盒’”(微光)
  • 2025-06-17 10:47:45遥远太阳系内“隐身居民”或是一颗矮行星
  • 2025-06-17 10:47:24瞧瞧西部高校这些宝藏专业!
  • 2025-06-17 10:47:05光学神经引擎高效求解偏微分方程
  • 2025-06-17 10:44:43张桂梅一封信,何以感动千万人
  • 2025-06-17 10:44:23AI时代,教育不能把最基本的丢掉
  • 2025-06-17 10:41:46将财经高校“小逻辑”融入国家发展“大逻辑”
  • 2025-06-17 10:41:20长期便秘影响孩子生长发育
  • 2025-06-17 10:41:00“把人才引进来,更要让人才留下来”
  • 2025-06-17 10:40:39天津推出17项举措促进青年就业
  • 2025-06-17 10:40:20“上陈老师的体育课,就像拆‘盲盒’”(微光)
  • 2025-06-17 10:32:21探访“星空下的村落”:穿越数千年的“文明折叠”
  • 2025-06-17 10:32:03旅游合作加速“双向奔赴”
  • 2025-06-17 10:31:052025年体操亚锦赛:中国队5金3银4铜收官
  • 2025-06-17 10:30:34潘愚非夺得中国首个攀岩世界杯攀石项目冠军
  • 2025-06-17 10:30:18我国新增10家国家考古遗址公园
  • 2025-06-17 10:28:00充满奥秘的围棋,如何入门?
  • 2025-06-17 10:27:40献礼奥林匹克日 “冰雪向未来”特色活动在国家速滑馆举办
  • 2025-06-17 10:24:09中短篇小说集《不上锁的人》:聚焦社交网络时代的香港传奇
  • 2025-06-17 10:23:46哈萨克斯坦“中国旅游年”开幕
  • 2025-06-17 10:18:34“古都文明对话:从帕特农神庙到圆明园”古都文明对话活动举行
  • 2025-06-17 10:18:04靳东演绎李心草执棒 《炽・爱》刘炽作品音乐会首演
  • 2025-06-17 10:15:15文化中国行|文化遗产遇科技 “碰撞”文旅新场景
  • 2025-06-17 10:14:33熊猫邮局展示成都文化
  • 2025-06-17 10:14:07在民间美术展领略“岁时华彩”
  • 2025-06-17 10:11:052025中国网球巡回赛太原公开赛收官
  • 2025-06-16 18:07:34“一眼望千年”路县故城遗址博物馆开放试运行(图)
  • 2025-06-16 18:07:16与时间赛跑 国家级非遗代表性传承人的十年纪录
  • 2025-06-16 18:06:532025年加勒比文化体验活动在京举办
  • 2025-06-16 18:02:31纪念徐悲鸿诞辰130周年馆藏素描精品展正式开展 近百幅馆藏精品亮相
  • 2025-06-16 18:01:45“疆电入渝”首批电源项目投产
  • 2025-06-16 18:01:26“光伏+”绘就广西能源转型新图景
  • 2025-06-16 18:00:56全国统一电力市场建设提速
  • 2025-06-16 18:00:35《哪吒2》之后 我们该往哪儿使劲
  • 2025-06-16 17:57:45国际能源署最新报告指出——可再生能源仍是全球投资重点
  • 2025-06-16 17:56:36国家统计局:5月天然气生产同比增长9.1%
  • 2025-06-16 17:51:10有色业碳足迹管理迈出重要一步
  • 2025-06-16 17:50:53绿色电能到万家
  • 2025-06-16 17:50:29【图解】5月原煤、原油、天然气生产增速加快
  • 2025-06-16 17:50:10新能源汽车下乡打响消费升级突围战
  • 2025-06-16 17:49:49AI协同 融合共育:“融智教育行动计划”发布,探索未来教育新路径
  • 2025-06-16 17:49:46大学上新29种专业!来认识蓄势起飞的“未来科技显眼包”
  • 2025-06-16 17:47:52让流动儿童得到更多关爱
  • 2025-06-16 17:44:52校园绿植造型也能育人
  • 2025-06-16 17:43:59“假日驿站”乐了“一老一小”
  • 2025-06-16 17:32:57上海推出若干措施深化中小学体育工作
  • 2025-06-16 17:32:31当急救科普开到夜市
  • 2025-06-16 17:28:52如何让数智技术更好赋能阅读
  • 2025-06-16 17:28:30别让网络烂梗“梗”住青少年成长
  • 2025-06-16 17:28:13推动文化和科技融合,加快文化建设信息化转型
  • 2025-06-16 17:27:39智慧便民不止于“碰一下”
  • 2025-06-16 17:27:15让老年人精神生活更多彩
  • 2025-06-16 17:14:51让流动儿童得到更多关爱
  • 2025-06-16 17:14:28脑机接口新系统成失语者“数字声带”
  • 2025-06-16 17:14:06人类呼吸方式或反映健康状况
  • 2025-06-16 17:13:50“后高考时期” 如何进行心理调适?
  • 2025-06-16 17:12:3911亿网民点亮的不止这束花
  • 2025-06-16 17:12:25发展新动能在“浙”里强劲活跃
  • 2025-06-16 17:12:13白俄罗斯姑娘邯郸开店:是命中注定的缘分
  • 2025-06-16 17:12:02中国网络文明大会|打造网络文明国际交流互鉴新平台
  • 2025-06-16 17:11:39顶压前行 前5月数据折射我国外贸较强韧性
  • 2025-06-16 17:11:14改善条件,提升消费意愿(新视窗·感受消费新动能新活力)
  • 2025-06-16 17:11:02AI有多火?你可能不知道,你其实已经每天在用人工智能了
  • 2025-06-16 17:10:52蹲守一线搞创新,把新质生产力的根基筑得更牢
  • 2025-06-16 17:10:20“国人厨房”迈向“世人餐桌”
  • 2025-06-16 17:10:02“共享奶奶”与孩童的“朝夕相伴”
  • 2025-06-16 17:09:43乳品消费从量的满足转向质的追求
  • 2025-06-16 17:09:22全国夏播粮食进度过半
  • 2025-06-16 17:09:02夏粮小麦已累计收购超1700万吨
  • 2025-06-16 17:07:02青绿长卷正舒展 山南市着力打造“百里绿色生态长廊”工作综述
  • 2025-06-16 17:05:20对口支援如何激发内生动力 ——来自西藏的调查
  • 2025-06-16 17:05:08平凡起点奋斗出不凡蜕变 新疆农村青年的“破茧”求学路
  • 2025-06-16 17:04:56央广时评丨破解“急难愁盼” 精准施策、协同发力是关键
  • 2025-06-16 17:04:45一种常用代糖可能损害脑健康
  • 2025-06-16 17:04:22“我是军人,让我再救一个!”
  • 2025-06-16 17:04:08一袋稻米的山海情:非洲的杂交水稻熟了,我们又想你了
  • 2025-06-16 17:03:59解码北方国际航运中心|大楼新业:港产城融合发展的生动实践
  • 2025-06-16 17:03:50【在希望的田野上·三夏时节】全国夏粮小麦进入收获高峰期
  • 2025-06-16 17:03:44水饮消费折射健康需求
  • 2025-06-16 17:03:27人民日报记者独家对话张桂梅:有一口气就发一口气的光
  • 2025-06-16 17:03:00粮食住进“好房子”
  • 2025-06-16 17:02:53看病不再“跋山涉水” 家门口的医院如何“逆袭生长”?
  • 2025-06-16 17:02:42安徽:食品农产品认证证书数量达12201张
  • 2025-06-16 17:02:37以未来产业塑造产业未来(人民时评)——从展会感受中国经济脉动①
  • 2025-06-16 17:02:23中国网络文明大会|打造网络文明国际交流互鉴新平台
  • 2025-06-16 17:02:10【世界说】保护主义外衣下的反噬:美国关税政策如何陷入“搬石砸脚”的悖论
  • 2025-06-16 17:02:07稳就业 高校在行动
  • 2025-06-16 17:01:58冷冻饮品总体食品安全状况稳定向好
  • 2025-06-16 17:01:35今年以来入藏旅游专列开行数量和服务游客量创新高
  • 2025-06-16 17:01:070.007秒能干啥?新疆的电“闪送”到重庆!
  • 2025-06-16 17:00:53跨山海觅合作 连亚欧通万里——中国新疆与东盟合作向纵深突破观察
  • 2025-06-16 17:00:44漫评|中欧班列:为构建开放型世界经济注入强劲动能
  • 2025-06-16 17:00:25不得诱导、误导消费者超量点餐
  • 2025-06-16 16:59:21外媒观察丨国际社会期盼中美经贸磋商机制首会取得积极进展
  • 2025-06-16 16:59:20大道之行丨丝路友谊树 花开正当时
  • 2025-06-16 16:59:19签劳动合同要注意什么?公司不缴纳社保合法吗? @毕业生 请收下这份就业避“坑”指南①
  • 2025-06-16 16:59:05江西抚州:“瘦身鱼”增肥“钱袋子”
  • 2025-06-16 16:58:47一块奶酪,何以成为中国地标产品?
  • 2025-06-16 16:58:28乳品消费从量的满足转向质的追求
  • 2025-06-16 16:58:08为什么说“国补”效能渐入佳境?
  • 2025-06-16 16:57:47以人民城市理念引领人民城市建设(深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想·学习
    • 苏州
    • 江苏
    • 财经
    • 娱乐
    • 旅游
    • 时尚

    【青春华章·重走西北

    洛杉矶宣布市中心部分

    非遗技艺变身“潮品制

    新华鲜报|瑰宝更青春

    今天,金牌是否不那么

    环着沙漠看新疆丨沙漠

    最新资讯

  • 最早将在4月底发射 龙飞船有望成首个载人商业航天器
  • 又见高空坠物 这次扔下来的竟然是玻璃茶几
  • 苏州轨道交通3号线今起空载试运行 将于12月底试运营
  • 十四台高水准音乐演出 江南之声,以音乐节的名义致敬古典
  • 2019江苏省“长江经济带”全民健身大联动暨“舞动江苏”无锡赛区启动仪式举行
  • 以合作致共赢 江苏日本开放创新合作交流会在东京举行
  • 走进江苏各地博物馆 寻找文物上的“萌娃”们
  • 新沂城市水环尽显生态活力:碧水绕城 绿荫满城
  • “强网”拟态防御国际精英挑战赛:29支“白帽黑客”战队谁能突防?
  • 南京楼市上半年推房或超去年全年
  • 【光明时评】民营经济发展缘何持续向新向好
  • 【光明论坛】以城乡融合发展带动乡村全面振兴
  • “苏超”火出圈,靠的是群众(现场评论)
  • 各地推进城市更新 让生活更美好
  • 北京大兴长子营镇第十一届 “和谐杯” 乒乓球大赛圆满落幕,全民运动热潮涌动
  • 《经济金融领域年度网络辟谣榜》助力维护网络营商环境
  • 业态时尚多元 提供花式体验 新潮商场发力青年消费
  • 汇聚网络空间蓬勃正能量 ——2025年中国网络文明大会侧记
  • 北京大兴长子营镇第三届 “健康相伴 幸福长子” 义诊活动:三甲医院专家下乡,优质医疗资源下沉基层
  • 国家统计局:5月社会消费品零售总额41326亿元 同比增长6.4%
  • 外贸内销齐发力,这些企业做对了什么?(中国消费向新而行·稳外贸扩消费)
  • 北京大兴瀛海镇“瀛”麦相承小麦丰收开镰 奏响农文旅融合新乐章
  • 晶采观察丨前5月增长2.5%!我国外贸“韧实力”从何而来?
  • 外交部:以中非团结合作的“金钥匙”打开共同发展的“未来之门”
  • 友谊、繁荣、生态之路——肯尼亚蒙内铁路的八年共赢答卷
  • 前5个月汽车产销量同比增长均超10%
  • 【国际漫评】以己度人
  • 漫评|联通亚欧,跑出共同繁荣“加速度”
  • 【邂逅中国 爱上中国】俄罗斯留学生晓燕:雄安的“翅膀”,托起高质量发展的梦想
  • 区域协同创新迸发澎湃活力 ——粤港澳大湾区建设国际科技创新中心一线观察
  • 走访“中国人的景观大道”318国道西端终点日喀则—— 友谊之桥,双向奔赴
  • 干货满满!在东西对话中探寻网络文明交流互鉴新路径
  • 连摩托车宣传册都不够发了!外贸优品这样打开国内新市场
  • 钟声:用好磋商机制 共护对话成果
  • 主播说联播丨“双方应相向而行,言必行、行必果”
  • 川云陕“以旧换新”持续加力 都有哪些新政策?
  • 人民网评:技术赋能 汇聚网络向善力量
  • 雀巢与东航推出联名咖啡 本土化实践见证云南咖啡蜕变之路
  • 司号员马章锁12岁参军,每次冲锋都第一时间跃出战壕 抗日战场上,他的军号始终嘹亮
  • 台青博士开启“斜杠人生” 解锁大陆多重机遇
  • 一朵菇 一支笔 一根竹 何以撬动浙江山区百亿产业?
  • 解码文化自信的城市样本|珠光帆影映新潮——解码“海丝古港”北海的文化自信样本
  • “三夏”生产一线观察|听,种粮大户的“丰收密码”
  • 农机换新有底气 智慧农业更可观
  • 答好“亲”与“清”这道考题(人民论坛)——强党性转作风⑥
  • 只此青山|“两山”理论 紫山实践,废弃矿山蝶变绿水青山
  • 文化中国行|江流文脉,城聚烟火
  • 【报效祖国 建功西部】把理想和青春融入西部建设
  • 财经聚焦|从商业新地标看城市发展新动能
  • 文化中国行|年轻化讲述 为千年石刻带来“新热度”
  • 全国安全生产月:各地开展应急演练和隐患排查 筑牢安全防线
  • 外贸品转内销,如何卖得好?(中国消费向新而行·稳外贸扩消费) ——三家江苏企业拓展国内市场的探索
  • 人民网评:为共建共享网上美好精神家园贡献青春力量
  • 农村电商物流跑出加速度 激活乡村振兴新引擎
  • 长三角一体化,生活有了新变化(神州看点)
  • “人工智能+”行动深入推进
  • 城市更新进行时:旧空间里的新天地
  • 多措并举 积极拓展就业空间
  • 工业级AI加速渗透推动应用场景升级
  • @2025高考生们 填报志愿前必读 这些是关键
  • 新疆“00后”小伙阿布扎比治沙记
  • 新疆兵团:绘就绿富同兴乡村振兴新图景
  • 具身智能面向真实场景加速落地
  • 绿色算力大基地是怎样炼成的
  • 【世界说】美媒:美国“制造业回流”之路举步维艰 面临成本与质量双重困境
  • 一颗桃子的两岸融合之路
  • (走进中国乡村)滇西北藏族村落迎登山客、兴“野奢”游
  • “洋网红”兄弟用文旅视频拼出真实中国:“这些应该被世界看见”
  • 津巴布韦各界人士:愿创造更好环境吸引更多中国投资
  • 新时代,我在中国丨巴基斯坦青年沙杰:勇闯“商海”,为中巴友谊添彩
  • 专访丨“莫中关系已成为发展中国家团结协作的典范”——访莫桑比克前总理阿里
  • 反弹的体重,大部分是脂肪……是真是假?|谣言终结站
  • 健康吃水产品,这些吃法和要点别错过 | 吃出健康来
  • 中国240小时过境免签政策适用国家扩展至55国
  • 上海川汇律师事务所的社会责任探索-破解执行难困局的专业实践与思考
  • 行进中国丨山城江岸,消费起新风
  • 解码北方国际航运中心|大城新篇:“邮轮+文旅”的融合“出圈”
  • 全球媒体聚焦丨美国超市蓝莓要涨价?秘鲁果农:中国市场真香!
  • 学习知行·中国式现代化丨在希望的田野上
  • 行进中国丨开放河南发力接好“国际流量”
  • 怎么打破你对河南的刻板印象?这场大会有新部署 | 大象时政+聊会儿
  • 人形机器人产业向实用进化
  • 直播电商监督管理办法公开征求意见——为直播带货立规明矩
  • 全链条构建智算人才生态
  • TCL光伏科技SNEC 2025收官 斩获三项大奖
  • 视频监控“升级”:AI智能体如何破解 “看得懂” 难题?
  • 支持科技创新 财政“花式”发力
  • 科技力量为防灾减灾注入新动能
  • 讯飞医疗智医助理创新赋能基层卫生服务领域
  • 数字适老助残典型案例推荐工作启动
  • 借助高科技 “慧眼”识文物
  • GS3影速,物美价廉天花板
  • 税收数据显示:“人工智能+”行动深入推进
  • 养老机器人来了,能给养老服务带来什么?
  • VR、AI设备涌入驾校,智能班低价背后的“速成隐患”
  • 我国成功实现商用堆生产钇-90
  • 上海更多文旅场景引入“智慧大脑”
  • 养老机器人来了,能给养老服务带来什么?
  • 借助高科技 “慧眼”识文物
  • 北京AI破壁之路 端侧小模型跑出大能量
  • 北京市推动人工智能赋能新型工业化
  • 第二届中关村具身智能机器人应用大赛在北京海淀启动
  • 更大力度推动房地产市场止跌回稳
  • 为什么说“国补”效能渐入佳境?
  • LABUBU爆火的三个底层逻辑
  • 具身智能面向真实场景加速落地
  • 今年前5个月我国对中亚五国进出口快速增长
  • 多举措赋能2025新能源汽车下乡
  • 算算今年“三夏”账
  • 河南划定农村宅基地红线 城里人、退休干部禁止到农村占地建房