В Новосибирском государственном университете создали новый многошаговый подход для компенсации нелинейных искажений в волоконно-оптических линиях связи. Как сообщили в пресс-службе НГУ, разработка объединяет методы цифровой обработки сигналов и машинное обучение.
Учёные объединили фотонику и искусственный интеллект, чтобы научиться управлять нелинейными эффектами (такими как эффект Керра или рассеяние), которые возникают при передаче сигнала и приводят к искажениям. На данный момент группа прикладных математиков НГУ уже разработала глубокую комплекснозначную свёрточную нейросеть. Её архитектура имитирует физические процессы распространения сигнала и позволяет моделировать работу линий связи со спектральным уплотнением каналов.
Вторым важным направлением стала работа над «умными» лазерами. Исследователи создают нейросетевые алгоритмы, которые смогут управлять лазерным излучением в реальном времени, предсказывая и компенсируя помехи. Это открывает новые возможности не только для телекоммуникаций, но и для медицины, сенсорики и промышленной автоматизации. Применение этих методов на практике повысит эффективность высокоскоростной передачи данных, что стратегически важно для развития цифровой инфраструктуры в России.
«Особое внимание в настоящее время уделяется развитию «умных» лазеров, которые могли бы адаптироваться к внешним условиям и динамически управлять параметрами в реальном времени. Такие системы обеспечивают более точное и надежное функционирование оптических волоконных систем в сложных условиях, что открывает новые возможности для их применения в телекоммуникациях, промышленной автоматизации, сенсорике, медицине и системах безопасности», — сказал руководитель проекта, экс-ректор НГУ, Академик РАН Михаил Федорук.
В первый год работы учёные уже добились значимых результатов. В частности, они разработали модели нейросетей, способных предсказывать поведение лазера, и исследовали возможность применения нелинейного преобразования Фурье для анализа оптических полей. Проект направлен на решение проблем, связанных со сложностью анализа нелинейных процессов, и призван создать фотонные устройства с качественно новыми потребительскими характеристиками.
Дифракционный предел — фундаментальное ограничение разрешения оптики, связанное со свойствами световой волны. Как сообщала интернет-газета «ЖУК», новая разработка американских исследователей позволяет получать чёткие изображения с сантиметрового расстояния без громоздких линз, что может стать прорывом в микроскопии и создании компактных сенсоров.