Для работы искусственного интеллекта и других сложных приложений нужны мощные и энергоёмкие компьютеры. Оптические вычисления могли бы ускорить работу и снизить энергопотребление, но их не применяют из-за ограничений и недостатков. Новая архитектура — diffraction casting — может сделать оптические вычисления привлекательными для внедрения в вычислительные устройства следующего поколения. Современные компьютеры и гаджеты, будь то смартфон или ноутбук, работают на основе электронных технологий. Но у них есть недостатки: они выделяют много тепла, особенно при повышении производительности. Кроме того, технологии их производства почти достигли своего теоретического предела. Исследователи ищут новые способы выполнения вычислений, которые помогут решить эти проблемы и, возможно, откроют новые функции. Оптические вычисления — одна из таких возможностей. Они используют скорость световых волн и их способность взаимодействовать с оптическими материалами без выделения тепла. Если добавить, что широкий спектр световых волн может проходить через материалы одновременно, не влияя друг на друга, то теоретически можно создать компьютер, который будет работать с высокой скоростью и эффективно использовать энергию. В 1980-х годах японские исследователи изучили метод оптических вычислений, который назывался «отбрасывание теней». С его помощью можно было выполнять простые логические операции. Но для этого требовались громоздкие геометрические оптические формы, похожие на вакуумные трубки ранних цифровых компьютеров. По словам доцента Рёити Хорисаки из Лаборатории информационной фотоники Токийского университета, эти системы работали, но были недостаточно гибкими и простыми, чтобы их можно было использовать в полезных целях.
Хорисаки и его команда предлагают оптическую систему, в которой все шаги обработки данных выполняются с помощью света. Система преобразует только конечный выходной сигнал в электронный и цифровой. В качестве источника данных система использует изображение. Это позволяет применять её для обработки изображений. Однако другие виды данных, особенно используемые в машинном обучении, также можно представить графически. Система объединяет исходное изображение с другими изображениями, которые представляют этапы логических операций. Представьте слои в программе для редактирования изображений, например, в Adobe Photoshop. Исходное изображение — это нижний слой. На него можно наложить другие слои, которые Diffraction casting — это один из элементов гипотетического компьютера, основанного на этом принципе. Его лучше рассматривать как дополнительный компонент, а не полную замену существующих систем. Подобно тому как графические процессоры используются для графики, игр и машинного обучения, diffraction casting может выполнять 16 базовых логических операций, лежащих в основе обработки информации. Однако для коммерческого использования потребуется около 10 лет, так как необходимо проделать большую работу над физической реализацией. В перспективе система может быть расширена для квантовых вычислений. Результаты опубликованы в издании Advanced Photonics. 03.10.2024 |
Хайтек
В МИФИ придумали, как создать более чувствительные датчики магнитного поля | |
Метод измерения магнитного поля на основе... |
Казанские физики нашли способ прогнозировать вязкость нефти | |
Учёные Института физики Казанского федеральног... |
AP: Архитектура diffraction casting вдохнет жизнь в оптические вычисления | |
Для работы искусственного интеллекта и др... |
В ПНИПУ создали модель для оптимизации термомеханической обработки материалов | |
Термомеханическая обработка металлов и сп... |
Учёные СПбГЭТУ «ЛЭТИ» усовершенствовали робота-художника | |
Учёные разработали новые алгоритмы, которые по... |
Пермские учёные нашли способ повысить надёжность аэродинамической поверхности | |
В аэрокосмической сфере используют сенсорную т... |
Science Advances: Найден новый способ увеличить эффективность солнечных батарей | |
Учёные в области материаловедения и ... |
Optics Letters: С помощью ЖК-структур созданы универсальные бифокальные линзы | |
Исследователи создали новый тип бифокальн... |
MIT: В помощь роботам создан метод для обнаружения нужных объектов | |
Недавно разработанный в MIT метод под&nbs... |
Nature BE: Прорыв в медицинской визуализации улучшит диагностику рака и артрита | |
Новый ручной сканер, который может быстро созд... |
Магнитный бутерброд может сделать электронику мощнее и энергоэффективнее | |
Учёные ищут способы сделать компьютеры мощнее ... |
Кубический азот высокой плотности синтезировали при атмосферном давлении | |
Материалы высокой энергетической плотности на&... |
Nature Physics: Открытие монополей углового момента поможет развитию орбитроники | |
Монополи орбитального углового момента вызываю... |
Light: Science & Application: Открытие поможет применять волоконные лазеры | |
Сложные системы, такие как климатические,... |
Advanced Science: На основе зубной пасты создан съедобный транзистор | |
Транзистор на основе зубной пасты создала... |
В ПНИПУ разработали модель для оптимизации применения оптоволокна в медицине | |
При некоторых операциях, а также в л... |
APL Materials: Ученые впервые оценили тепловые эффекты в спинтронике | |
Спинтроника охватывает устройства, которые исп... |
NatComm: Уникальная деформация влияет на фазовые превращения в кремнии | |
Валерий Левитас привёз из Европы в С... |
В ТПУ создали «сухие» электроды для умной одежды с высокой биосовместимостью | |
Учёные Исследовательской школы химических и&nb... |
Chem: Инновационные электролиты сделают сталелитейное производство экологичнее | |
Батарея работает за счёт электролита ... |
Состоялось первое наблюдение процесса, который может открыть новую физику | |
Учёные из ЦЕРН обнаружили очень редкий пр... |
В СПбГУ открыли новый вид нековалентной связи в «чистом виде» | |
Химики Санкт-Петербургского государственного у... |
В ТПУ разработали метод создания функционального композита для гибких датчиков | |
Технологию создания материалов для гибких... |
Ученые Пермского Политеха создали программу для прогнозирования свойств сплавов | |
Титановые сплавы применяются в аэрокосмич... |
Nano Letters: Вот почему, гладя кошку, мы чувствуем статическое электричество | |
Каждый, кто гладил кошку или шаркал ... |
Химики СПбГУ и ТГУ подобрали «ключ» к иону-«замку» | |
Учёные из Санкт-Петербургского государств... |
Революционный лиганд с антенной для видимого света улучшает реакции с самарием | |
Самарий, Sm, — это редкоземель... |
NatComm: Органический термоэлектрик собирает энергию при комнатной температуре | |
Исследователи создали новое органическое термо... |
В ТПУ создали мембраны из отходов 3D-печати для химпрома и биомедицины | |
Учёные Томского политехнического университета ... |
Science Robotics: Инновация поможет собирать модульных роботов под разные задачи | |
Учёные из Института интеллектуальных сист... |