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Aktuelles

CERN: MAXIMILIEN BRICE

"Breakthrough" Preis für fundamentale Physik 2025

Der diesjährige Preis geht an ALICE, ATLAS, CMS und LHCb   mehr ...
FLAMINGOS

Erster und fünfter Platz im Dopplers-Wettbewerb

Herzlichen Glückwunsch an die "Flamingos" und die "Knechte Ruprechts"!!   mehr ...
WOLFRAM PERNICE

POEM und Physik

"Precision Organoid Engineering for Multi-Organ Interaction Studies" (POEM)   mehr ...
JULIAN SCHMITT

Quantenorte zum Quantenjahr2025

Die Seite der "100 Quantenorte" zum Quantenjahr 2025 ist online   mehr ...
MICHELA MAPELLI

DFG Förderung für "ruhende schwarze Löcher"

Michela Mapelli erhält Förderung von der DFG für ihr Forschungsprojekt "DoBlack".   mehr ...
SOPHIE WARKEN

Tropfsteine und Dynamik des Klimas in Europa

Sophie Warken untersucht Tropfsteine in rumänischer Höhle   mehr ...
DFG/DAVID AUSSERHOFER

Leibniz-Preis für Wolfram Pernice

Wolfram Pernice erhält den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis 2025   mehr ...
LATEST THINKING/SEBASTIAN NEUMANN

ERC Consolidator Grant für Astrid Eichhorn

Ihr ERC-geförderte Projekt heißt "Probing the Quantum Nature of Gravity at all scales" (ProbeQG).   mehr ...

Stern-Gerlach-Medaille für Klaus Blaum

Die Fakultät gratuliert Klaus Blaum, der die Stern-Gerlach-Medaille für das Jahr 2025 erhält.   mehr ...

Physikalisches Kolloquium

Freitag, 25. April 2025 17:00 Uhr  Embracing uncertainty: a photonic approach to probabilistic computing

Prof. Dr. Wolfram Pernice, Kirchhoff-Institut für Physik, Universität Heidelberg

Unlike artificial neural networks (ANNs), which focus on maximizing accuracy, biological systems excel at handling uncertainty. This ability is believed to be essential for adaptability and efficiency, yet traditional ANNs, implemented on deterministic hardware, struggle with capturing the full probabilistic nature of inference. To address this limitation, Bayesian neural networks (BNNs) replace deterministic parameters with probability distributions, allowing us to distinguish between epistemic uncertainty (due to limited data) and aleatoric uncertainty (arising from noise). By incorporating Bayesian inference, BNNs enable uncertainty quantification and allow for out-of-distribution detection in cases of incomplete data. However, processing probabilistic models remains a challenge for conventional digital hardware, which relies on deterministic von Neumann architectures that separate memory from computation. In electronic crossbar arrays, memristors exhibit inherent stochasticity, making them suitable for probabilistic inference. Yet, sequential sampling and variability in memristive materials present obstacles.

To address these challenges, I will outline recent progress in photonic computing architectures that harness hardware noise as a computational resource rather than a constraint. Using nanoscale phase-change materials enables encoding and processing probabilistic information in an in-memory computing fashion. By transitioning to photonic crossbar arrays, we can achieve parallel probabilistic operations using chaotic light as a physical entropy source for random number generation. This approach paves the way for energy-efficient, high-speed probabilistic machine learning beyond the limitations of conventional hardware.


Dekanat

 

Kontakt

Dekanat der Fakultät für Physik und Astronomie
Im Neuenheimer Feld 226
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E-Mail: dekanat (at) physik.uni-heidelberg.de

Tel: +49 6221 54 19648