利用相变材料Ge2Sb2Te3增强多任务光学衍射神经网络的灵活性.docxVIP

利用相变材料Ge2Sb2Te3增强多任务光学衍射神经网络的灵活性

目录

一、文档概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2国内外研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.3主要研究内容与技术路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.4论文结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

二、相变材料Ge?Sb?Te?与光学衍射神经网络基础理论．．．．．．．．．．．12

2.1相变材料特性及工作机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

2.1.1GST材料的物化属性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

2.1.2相变过程中的光学特性调控．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

2.2光学衍射神经网络原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.2.1衍射计算与光学传播模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

2.2.2神经网络架构与光学实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.3GST-ODNN融合的可行性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

三、基于GST的多任务ODNN灵活性增强方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．28

3.1系统总体架构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

3.1.1多任务处理需求分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

3.1.2GST可重构单元的集成设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

3.2GST相变状态调控策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

3.2.1多稳态相变实现方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

3.2.2状态切换的驱动机制优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

3.3神经网络参数动态重构算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

3.3.1多任务映射模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

3.3.2权重配置与光场调制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

四、实验与结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

4.1实验平台搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

4.1.1GST器件制备与表征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

4.1.2光学衍射系统搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55

4.2单任务性能测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57

4.2.1图像分类任务验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58

4.2.2光学信号处理任务验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60

4.3多任务切换灵活性评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62

4.3.1任务间切换效率分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64

4.3.2不同任务下的精度保持率．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．67

4.4对比实验与优势分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．70

五、结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74

5.1主要研究结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．75

5.2创新点总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．79

5.3未来研究方向展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．