Ученые пришли к выводу, что фотонный компьютер — это компьютер будущего. Что в нем такого, чего нет в обычном?

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.

Чип для электронной коммуникации Фото: narong sutinkham / Shutterstock.com

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.

Эксперимент с линзовым устройством в оптической лаборатории Фото: asharkyu / Shutterstock.com

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:

Подпишитесь на наш Telegram
Получайте по 1 сообщению с главными новостями за день
Заглавное фото: Mike_shots / Shutterstock.com
Источник: BR24

Читайте также:

Обсуждение

Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии