Является ли фотонный компьютер нашим будущим?
Обычные компьютеры работают с электронными чипами. Но исследования и первые стартапы создают оптические чипы, использующие свет для вычислительных операций, которые затем использует фотонный компьютер. Их сильные стороны лежат прежде всего в области искусственного интеллекта (ИИ).
Читайте также: Компьютерный хаос в полиции Нижней Саксонии
В чистой передаче данных световые импульсы, передаваемые по оптоволоконным кабелям, уже играют важную роль. Так, по сравнению с медными кабелями оптоволоконные кабели могут передавать гораздо больше данных с гораздо меньшими затратами энергии.
Фотонные чипы: обработка данных параллельно, а не друг за другом
В будущем исследователи и промышленники хотят использовать эти свойства и для обработки данных. Первые многообещающие результаты показывают, что чипы, вычисляющие с помощью света, в сто раз быстрее обычных электронных чипов при выполнении определенных задач.
Преимущества этих фотонных чипов становятся особенно очевидными в расчетах. Там большие объемы данных всегда должны обрабатываться одинаково.
В то время как обычный процессор обрабатывает вычисления одно за другим, фотонный чип может делать это параллельно. Это экономит время и энергию.
Основа для применения ИИ
Этот тип вычислительных операций необходим прежде всего в ИИ. Искусственные нейронные сети нуждаются в огромных объемах данных для распознавания речи или изображений, в качестве основы для автомобилей, обучающихся самостоятельному вождению.
Чипы, работающие со светом, используют полосу светового спектра с его множеством различных длин волн, подобно передаче данных в оптоволоконном кабеле. Существует два различных подхода к самой обработке. С одной стороны, исследователи берут пример с архитектуры обычных электронных чипов. В основе этих фотонных чипов лежат интерферометры Маха-Цендера.
Что делает интерферометр Маха-Цендера?
Эти модули разделяют световой луч на две части и воздействуют на них. Это позволяет намеренно смещать световые волны обеих частей пучка относительно друг друга. Затем они снова объединяются. И волновые впадины и волновые гребни двух частей светового луча либо конструктивно складываются, либо деструктивно поглощают друг друга. Таким образом, можно целенаправленно изменять интенсивность светового луча.
«С помощью сети интерферометров Маха-Цендера можно реализовать практически любую математическую операцию», — объяснил Рольф Дрехслер. Он руководитель рабочей группы по компьютерной архитектуре Бременского университета в статье на Spektrum.de.
«В принципе, можно было бы даже создать полностью функциональный оптический компьютер», — сказал Дрехслер. Однако эта технология еще не является достаточно надежной, компактной и экономически эффективной для коммерческого использования.
Фотонный компьютер: оптическое волокно заменяет нейронную сеть
Ученые из швейцарской Федеральной политехнической школы Лозанны, напротив, сделали очень необычное открытие. Оно, хотя многие вопросы остаются без ответа, работает в экспериментах. Они посылают световые сигналы с экрана через линзу по оптоволоконному кабелю и записывают их на другой стороне с помощью цифровой камеры.
Затем обычная простая нейронная сеть оценивает эти сигналы и учится различать собаку и кошку на изображении монитора. Это классический тест для ИИ.
Без промежуточного шага с оптоволоконным кабелем используемая простая нейронная сеть не смогла бы этого сделать. Таким образом, оптоволоконный кабель заменяет сложную традиционную нейронную сеть.
Пока неясно, как именно это работает, и результаты на несколько процентов хуже, чем при использовании обычной сети. Но, очевидно, например, структура и точная форма оптического волокна очень важны для производительности.
Коммерческие легкие компьютеры пока не предвидятся
Но даже если пренебречь такими экспериментальными подходами, вероятно, пройдет еще некоторое время, прежде чем в магазинах появятся первые компьютеры, вычисляющие последовательно со светом. Ведь помимо вычисления данных с помощью света, такое хранение данных все еще находится в зачаточном состоянии.
С коммерческой точки зрения, остальная инфраструктура имеет решающее значение. И в настоящее время она основана почти исключительно на электронной обработке данных.
Будущее за светом
Однако в долгосрочной перспективе фотонный компьютер заменит электронный. Помимо гораздо более быстрой обработки и хранения данных, что становится все более важным, особенно для систем с ИИ, особенно впечатляет гораздо меньшее потребление энергии по сравнению с традиционными системами.
Читайте также по теме:
- Как защитить компьютер от взлома
- Компьютерщик случайно выбросил на свалку жесткий диск с биткоинами на 140 млн фунтов
- В Польше компьютерную игру This War of Mine включили в школьную программу
Читайте также:
Обсуждение
Самые последние новости
