人造神经元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学设备。具体而言，本发明涉及光学人造神经元。
【背景技术】
[0002]现代计算机中的计算能力在过去几十年中显著增长。在现代电子设备中，大量的电子部件被电连接以与彼此通信。在一些应用中，分立的部件被安装在包括所需要的用于将部件互连的导电通路的印刷电路板(PCB)上。对于其中需要更大数目的部件的更复杂的应用，使用集成电路，其中部件被制作在半导体基板中，并且其中部件之间的通信发生在被设置在基板上的不同金属层中。
[0003]近来，已经实现了人造神经网络，以便更进一步地增加计算能力。人造神经网络可以由半导体设备形成，其中表示人造神经元的若干部件在网络中被连接在一起。构思是模仿生物神经系统，其中单个神经元接收来自数目巨大的其它神经元的信号。根据由神经元接收的信号的总和，神经元确定是否发射信号。如果发射了信号，则该信号可以转而由其它神经元接收和处理。
[0004]在仿真神经网络中，神经元之间的互连的数目可能是大量的。为了真正地模仿例如人类大脑，需要大约一千亿个神经元，其中每个神经元连接到大约10000个其它神经元。在基于半导体的人造神经网络中，人造神经元之间的互连使用常规导电互连完成。如可以理解的那样，电互连限制了人造神经网络的可能复杂度。
[0005]在US6754646中，接线被光学通信方法代替。这样，可以消除接线。取而代之，光学信号透射穿过在US6754646中描述的设备的光学透明部分。例如，由光发射器发射的光学信号被引导穿过用于设备的外壳的透明部分。光学信号接着可以由光接收器接收，光接收器被设置为邻近于光学信号被引导到的透明部分。然而，将期望的是，进一步改善光学设备之间的通?目O
【发明内容】
[0006]鉴于现有技术的上述和其它缺点，本发明的总体目的是提供在两个或者更多光学设备之间具有更灵活的通信的光学设备。这种光学设备可以被实现为光学人造神经元。
[0007]根据本发明的第一方面，提供了如下光学设备，其包括:光学透射发光设备;光学透射光接收设备；以及电连接到发光设备和光接收设备的光学透射控制单元;其中控制单元被配置为基于由光接收设备接收的至少一个光学信号而控制发光设备发射光学信号。
[0008]光学透射部件是如下部件，其可以允许至少足够的光学信号穿过该部件的材料，使得光学信号可以准确地由光接收设备接收。光学透射可以是例如透明、半透明、透光、或者其组合。处理单元基于由光学设备的光接收设备接收的光学信号的性质，而确定控制发光设备发射光学信号。
[0009]本发明基于如下认识，即通过使用由光学透射材料制成的部件，被设置在光学设备中的发光设备可以在若干方向上发射光学信号，这实现了与多于一个其它光接收设备的通信。使用这种光学设备，被设置在其中的部件可以通过不会被光学设备的光学透射部件阻挡的光学信号与其它光学设备通信。本发明实现了设计光学设备的结构和布局的灵活性，这独立于光学设备内的部件的位置和其它光学设备的位置。因此，可以减少或者甚至消除光学设备的部件之间和光学设备之间的经由诸如接线之类的物理连接进行的若干电连接。以这一方式，允许全部都是光学透射的、被设置在多个光学设备当中的任何地方的多个发光设备和光接收设备之间的通信。例如，光学信号可以穿过光学透射发光设备的材料，这实现了光学设备的其它布局可能性。本发明使得更大数目的光学设备能够经由光学信号与彼此通信。根据本发明的光学设备可以被认为是人造神经元，其具有作为光接收设备的输入部分和作为发光设备的输出部分。光接收部分可以通过仿真突触(即两个神经元之间的连接)接收来自另一光学设备的光学信号。接收的信号可以由控制单元处理，并且根据接收的光学信号的性质，控制单元可以控制发光设备发射光学信号，类似于激励生物神经元。因此，由于经改善的通信，本发明进一步实现了包括比现有技术已知的更少部分的经简化的人造神经网络。
[0010]在本发明的一个实施例中，光学设备可以进一步包括被配置为存储光学设备的唯一地址的光学透射存储设备。唯一地址实现对多个光学设备当中的光学设备的标识。存储器存储设备是光学透射的以便进一步便于光学信号的传播。
[0011]在本发明的一个实施例中，存储设备可以进一步被配置为存储多个预定义唯一地址，每个地址对应于相应的光学设备。换句话说，每个光学设备具有对应的地址。如果光学设备接收光学信号，光学设备的控制单元可以将光学信号的地址识别为存储器中存储的地址之一。以这一方式，如果光学设备接收来自另一光学设备的地址，则光学设备的控制单元可以标识多个其它光学设备。
[0012]根据本发明的一个实施例，控制单元可以被配置为控制发光设备以发射包括标识光学设备的信息的光学信号。通过将对于发射光学信号的光学设备而言唯一的信息包括在所发射的光学信号中，接收光学信号的光学设备可以标识光学信号从哪个光学设备发射。这样，接收光学设备可以基于例如哪个光学设备发射信号，而确定如何处理接收的信号。
[0013]根据本发明的一个实施例，如果接收的光学信号的地址对应于多个预定义唯一地址之一，控制单元可以被配置为基于接收的光学信号的权重将累加的性质值递增一定量。例如，第一光学设备可以接收包括地址的光学信号，该地址被识别为连接到第一光学设备的第二光学设备的地址。包括权重的光学信号的值由控制单元添加到累加的性质值。
[0014]根据本发明的一个实施例，如果接收的值的性质值超过阈值，则控制单元被配置为控制发光设备发射光学信号。换句话说，如果包括地址的具有对应权重的足够的光学信号由光学设备的控制单元识别并且由光学设备接收，则光学设备的控制单元控制发光设备发射'光学信号。
[0015]根据本发明的一个实施例，光学设备可以被集成在光学透射介质中，使得光学信号可以由光接收设备从所有方向接收，并且使得光学信号可以由发光设备在所有方向上发射。换句话说，光学信号可以由光学设备全方向地接收和发射。光学透射包围件可以由塑料或者玻璃或者任何其它合适的材料制成。
[0016]根据本发明的一个实施例，光学设备被集成在包括光学不透明部分的壳体中，光学不透明部分被设置为使得可以防止光学信号从至少一个方向被接收，并且使得可以防止光学信号在至少一个方向上被发射。阻挡光学信号在某个方向上传播实现了预选取的通信方向。
[0017]根据本发明的一个实施例，多个光学设备可以被设置为使得光学信号可以未经引导地从第一光学设备传播到第二光学设备。多个光学设备可以因此被设置为使得光学信号未经引导地从发光设备传播到光接收设备。换句话说，光学信号未从第一光学设备被引导到第二光学设备，而是由发光设备发射并且可以自由地传播穿过光学透射固体材料和空气两者。经由未经引导的光学信号的通信进一步消除了对于通过例如光纤或者使用镜子来引导光学信号的需要，从而减少了光学设备的复杂度。通过消除和减少对于部件之间的物理连接的需要，连接的数目可以被增加并且因此光学设备的处理速度可以以经减少的复杂度(就互连的数目而言)被增加。
[0018]根据本发明的一个实施例，多个光学设备可以被设置为使得光学信号可以未经引导地从第一光学设备穿过第三光学设备传播到第二光学设备。因此，光学信号未被设置在光学信号的通路中的光学设备阻挡。以这一方式，便于若干光学设备之间的经由未经引导的光学信号的通信。
[0019]根据本发明的一个实施例，光接收设备可以有利地是固态光电晶体管和光电二极管。发光设备可以有利地是固态照明设备，其中光通过电子和空穴的复合生成。这种发光设备可以有利地是发光二极管。光学透射光接收设备有利地由氧化铟镓锌制成。然而，光学透射光接收设备可以由任何其它合适的材料制成。在本发明的一个实施例中，控制单元可以包括氧化物薄膜晶体管。
[0020]根据本发明的第二方面，提供了控制光学设备的方法，该光学设备包括:光学透射发光设备;光学透射光接收设备；以及光学透射控制单元，电连接到并且被配置为控制发光设备、光接收设备、以及存储设备;方法包括如下步骤:接收包括标识第二光学设备的地址的光学信号；确定标识第二光学设备的地址是否对应于存储在存储设备中的地址;并且如果地址对应于存储在存储设备中的地址，基于接收的光学信号的权重而递增性质值。
[0021]根据本发明的一个实施例，如果接收的性质值超过阈值，则控制发光设备发射光学信号。因此，如果接收和识别的光学信号的累加总和超过预定值，则控制单元可以决定控制发光设备发射其可以由另一光学设备的光接收设备接收的光学信号。预定值可以是在预定时间区间内接收的光学信号的权重的总和。
[0022]当学习所附权利要求和以下描述时，本发明的其它特征和优势将变得明显。技术人员要意识到，在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的不同特征可以被组合以创建除了在下文中描述的那些实施例之外的实施例。例如，光学信号可以不一定包括地址，而是可以通过分立的通信手段发射，优选地通过无线通信手段。
【附图说明】
[0023]现在将参照示出了本发明的示例性实施例的附图更详细地描述本发明的这些和其它方面，其中:
[0024]图1示意性地图示了根据本发明的实施例的光学