神经网络在科学和技术应用中得到了广泛的应用，但由于计算需求不断扩大，它们在传统计算机中的实现遇到了瓶颈。光子计算是一种很有前途的神经形态平台，具有大规模并行性、超低延迟和低能耗等潜在优势，但主要用于计算线性运算。在这里，我们展示了一种基于由铌酸锂纳米晶体组成的无序多晶板的大规模、高性能非线性光子神经系统。在随机准相位匹配和多重散射的介导下，线性和非线性光学散斑特征作为同时线性随机散射和二次谐波产生之间的相互作用，定义了一个复杂的神经网络，其中二阶非线性充当内部非线性激活函数。以线性随机投影为基准，这种嵌入了丰富物理计算操作的非线性映射在图像分类、回归和图形分类方面的大量机器学习任务中显示出更高的性能。展示了多达 27,648 个输入节点和 3,500 个非线性输出节点，光学非线性和随机散射的组合可作为各种应用的可扩展计算引擎。