三维时空软件（三维时空是什么意思）

随着人工神经网络应用的不断深入，机器视觉算法的复杂度急剧增加，需要高计算能力的支持。然而，由于摩尔定律放缓，现有电子计算性能趋于饱和，难以满足大规模智能算法对计算能力和能效日益增长的需求。以光子替代电子作为智能计算载体，有望为当前视觉计算带来革命性突破。然而，现有的智能光学计算架构往往依赖电子处理器作为计算中继，严重削弱了光学计算的高速和高度并行计算优势，难以实现超高速机器视觉应用。

近日，清华大学电子系副教授方路课题组建立了时空域超快智能光计算架构，提出了跨维时空域匹配方法和联合时空域矩阵向量光计算模型，首次实现三维时空域。智能光学计算系统突破了数字存储器读写的限制，将动态机器视觉处理速度提高了三个数量级（达到纳秒级）。

图1 时空域光计算模型

通过表征多维光场传播模型，课题组首次建立了时空计算表示，同时完成了时空维度上的连续光计算。为了解决空间光场和时间光场固有维度不匹配的问题，提出了空间复用和光谱复用计算模型来匹配时空域光计算维度。进一步建立时间序列矩阵乘加计算模型，拓展时空域光学计算维度。

所有时空计算操作均在光学模拟域完成，因此时空域光学计算的速度不受电子存储器传输、读写的限制。论文进一步提出了多变量全光非线性函数，并成功构建了多层非线性神经网络，支持复杂视觉智能任务的高速推理。在多个视频数据集上的实验结果表明，时空域光计算可以将视频智能处理速度提升至数百兆赫兹，有望为瞬态科学现象提供高性能智能计算和实时分析分析。后摩尔时代。控制带来新的机遇。

图2 高速目标跟踪

图3 纳秒级超快计算

该研究工作以“超快动态机器视觉与时空光子计算”为题发表在国际期刊《Science Advances》上，并被选为该期刊首页专题文章（featurearticle）。课题组博士生周天奎和吴伟为本文的共同第一作者，通讯作者为方璐。

审稿人：刘庆