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    光子学以光学道理为基础，组成了本综述的焦点框架。作者追溯了光子学从激光器、光纤通讯的发现到集成光子芯片、光子晶体和超分辩成像技能的成长过程。这些前进拓展了光学技能于微不雅及纳米标准上处置惩罚、传输与操控光的能力规模。综述夸大，光学体系揭示出高速数据传输、宽带宽及低损耗等无与伦比的特征，这使其成为需要快速高效数据处置惩罚的人工智能运用的抱负选择。自顺应光学成像、超分辩显微术以和纳米布局设计等技能，代表了光学与人工智能交织交融以实现加强功效的要害范畴。配景部门明确指出，人工智能的融入不仅晋升了这些体系的设计及机能，还有促成了可以或许全光学履行繁杂计较使命的新型光学器件的涌现。

综述重点研究

本综述过细切磋了近期使用人工智能鞭策光学体系成长，以和反过来使用光学促成人工智能前进的研究。它重点先容了深度进修算法于设计进步前辈光子布局（如超外貌、纳米光子器件及集成电路）中的运用，这些设计传统上依靠在试错法或者计较密集的仿真。人工智能驱动的逆设计技能可以或许快速发明具备定制特征的光学元件（如超紧凑透镜、高效滤波器及偏振扭转器），其机能往往逾越传统制造要领。光学成像技能也经由过程人工智能获得显著加强；患上益在可以或许处置惩罚海量光学数据的呆板进修算法，超分辩显微术、光谱成像及相位重修此刻越发正确及快速。综述还有夸大了光学神经收集方面的进展，该技能使用光的衍射及干预干与以高速、低能耗履行矩阵乘法，为硬件高效的人工智能体系提供了一条布满但愿的路径。文中会商的其他研究还有包括使用散射介质举行计较成像、用在及时数据收罗的光学传感器，以和经由过程人工智能优化以实现通讯及传感高机能的繁杂光子器件。

会商

作者深切切磋了光学与人工智能之间微妙的彼此作用，重点存眷两个范畴怎样互补并彼此促成。他们阐明，人工智能经由过程主动发明可以或许以起码人工干涉干与优化光操控的繁杂纳米布局及质料构型，从而加强光学体系设计。这类数据驱动的要领显著加快了光学范畴的立异周期，催生出效率更高、更紧凑且功效更富厚的器件。反过来，光子学为人工智能的前进提供了硬件基础，特别是经由过程光学神经收集，其使用光的高速及固有并行性，与电子体系比拟降低了延迟及功耗。

会商还有触及了技能交融面对的挑战，夸大了制造精度、质料兼容性以和光学收集中的旌旗灯号损耗等问题。混淆光电体系中的模数转换瓶颈被认为是充实开释光学人工智能硬件潜力的一个要害障碍。作者指出，于新质料、集成平台及立异器件架构方面的连续成长，对于在降服这些障碍至关主要。同时，他们承认了量子及神经形态光子学于进一步加强人工智能能力方面的潜力，为将来研究明确了标的目的。

结论

综述总结道，光子学与人工智能的协同作用有望鞭策一个具备厘革性社会影响的光学立异新时代。作者重申，人工智能显著改善了光学体系的设计、优化及功效，实现了如超分辩成像、自顺应光学及超快数据处置惩罚等繁杂功效。同时，光子学为实现硬件高效的人工智能运用（尤其是于光学神经收集及高容量数据通道中）提供了必须的高速、低能耗平台。只管远景广漠，挑战依然存于，特别是于质料集成、制造可扩大性以和最小化混淆体系中的转换损耗方面。解决这些问题需要于质料科学、纳米制造及体系工程等范畴连续的跨学科努力。作者瞻望了触及进步前辈光子质料、量子光子平台及神经形态光学器件的将来冲破，所有这些均可能从底子上晋升人工智能的计较速率及效率。他们总结道，促成光学研究职员与人工智能科学家之间更慎密的互助，将开释从医疗保健到情况传感等史无前例的运用远景，揭示出基在光技能与智能算法深度交融的光亮将来。

原文链接：https://doi.org/10.1117/1.AP.7.2.024001

转自：光行全国

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