Optik bilgi işlem: tüm bilgiler

Optik hesaplama veya kuantum hesaplama gibi optik hesaplama, mevcut bilgisayar ekipmanına daha fazla performans ve yeni özellikler getirmeyi amaçlayan yeni bir paradigmadır. Optik hesaplama durumunda, kuantum hesaplama kadar önemli bir evrimsel sıçramayı temsil etmez, ancak verilerin taşınma biçiminde bazı derin değişiklikler anlamına gelir.

Optik bilgi işlem veya optik bilgi işlem nedir?

Optik bilgi işlem veya optik bilgi işlem, optik bilgi işleme, bilgi optiği veya bilgi fotoniği olarak da adlandırılmıştır. Bunlar, bu alanın gelişimini yansıtan sık kullanılan terimlerdir. Algoritmalar, analog ve dijital hesaplama ve doğrusal ve doğrusal olmayan hesaplama üzerine teorik çalışmalar dahil olmak üzere optik bilgi işlemenin tüm alanlarında araştırmalar çok üretkendir.

Bu araştırmanın bir sonucu olarak, optik bilgi işlem cihazlarının karmaşık bir yapay zeka biçimini çalıştırabildiğini ve entegre optoelektroniklere özgü gürültünün bir engel olmadığını ve aslında yaratıcılığı geliştirmek için kullanılabileceğini göstermek mümkün olmuştur. AI. Ancak, bu yapay zekanın yanı sıra, otobüsleri veya veri bağlantılarını fiber optiklerle, yani elektrik sinyallerini ışık sinyalleriyle değiştirerek, çok daha hızlı hareket eden geleneksel hesaplamayı da hızlandıracak.

Avantaj

Başlangıçta optik işlemeye yönelik kalıpları tanımak için geliştirilen bazı algoritmalar artık dijital bilgisayarlarda başarıyla kullanılmaktadır, bu nedenle bir paradigmayı uyarlamak kuantum hesaplama kadar karmaşık ve zor değildir.

Optik veri işleme, güç tüketimi açısından daha ucuzdur ve elektronik bileşenler tarafından gerçekleştirilenden çok daha hızlıdır. İçsel paralel işleme, optik işlemenin esas olarak sıralı bilgisayarları kullanan elektronik işlemeye göre ana avantajlarından biri olarak sıklıkla vurgulanır. Çoğu klasik bilgisayar gibi, seri olarak veya düşük paralellik seviyeleriyle çalışmak yerine, optik hesaplama, fiber optikli İnternet ağlarında olduğu gibi, daha büyük bant genişliği verildiğinde paralellikten daha iyi yararlanabilir. Bu, ışık yansımalarını kullanarak zor sorunların çözülmesine yardımcı olur ve ayrıca elektronik tabanlı sistemlerden daha yüksek performansa sahiptir.

Saf ve Hibrit

Gerçek bir optik bilgisayar, geleneksel elektronik çekirdekleri koordine etmek için optik teknolojiyi kullanan hibrit bilgisayardan çok daha gelişmiştir. IR ağının ve/veya görünür ışığın avantajlarını bileşen ve cihaz ölçeğinde uygulayarak, geleneksel bir sistemden 10 kata kadar daha yüksek hesaplama gücüne sahip bir bilgisayar (optik bilgisayar) tasarlamak mümkündür. Optik bir bilgisayar, elektronik bilgisayarlardan çok daha hızlı olmasının yanı sıra daha küçük olabilir.

Başka bir deyişle, saf bir bilgisayar, verileri bellek ve işlem birimleri arasında veya tam tersi şekilde taşımak için yalnızca optikleri kullanmakla kalmaz, aynı zamanda bunları işleme birimlerinin içinde, verileri taşımak için geleneksel transistörler yerine optik cihazlarla kullanır. .

Bazı araştırmacılar, optik anahtarlar ve lazer (veya LED) ışığı kullanarak hesaplamalar yapan optik işlemciler geliştiriyorlar. İşlemciler artık fiber optik veri aktarımını kolaylaştırmak için ışık dedektörleri ve küçük lazerler içeriyor. Bilgileri iletmek için lazer ışığı kullanan ve veri kaydı için CD veya DVD-ROM’da bulunanlar gibi faz değiştiren malzemeleri kullanarak hesaplamalar yapan bir optik bilgi işlem sistemi zaten geliştirdiler.

Fotonların bize geleneksel bilgi işlem sistemlerinde kullandığımız elektronlardan daha yüksek performans sağladığı gösterilmiştir. Sinyal yayan çiplerden fiber optik ağlara kadar değişen teknolojilerle çok daha uzun süredir iletişim kuruyoruz, çünkü fotonlar verileri elektronlardan çok daha hızlı hareket ettirme yeteneğine sahip. Uzak mesafeden iletişim kurabileceğimiz hız, daha büyük bir mesafeye sahip olduğumuzda daha önemlidir, bu nedenle fotonik için önerilen ilk bilgi işlem uygulamalarından biri, CPU çekirdekleri arasında nispeten uzun bir mesafe üzerinden iletişimdir. Elbette fotonik hesaplama fikri, elektrik transistörlerinden yapılmış işlemci çekirdekleri arasındaki koordinasyonu sağlamanın ötesine geçer.

Sadece fotonlarla hesaplanabilen pratik bir sistem olan %100 optik mikroçiplerden uzak olsak da, gelişmeler fotoniğin bilgisayarlardaki rolünü artırıyor. Kuantum üzerinden optik hesaplamaya olan ilginin kanıtı, foton tabanlı hesaplamayı destekleyebilen yeni malzemeler de dahil olmak üzere bu alanda yürütülen yoğun araştırmalardır. Bu ilerlemenin ortak yazarları, kuantum süperiletkenlerin çalışması için gereken soğuk sıcaklıkları gerektirmediğinden, kuantum hesaplama yerine optik üzerine bahse giriyorlar. Aslında, yapay zeka (AI) sinir ağları, elektronik sistemlerden potansiyel olarak 10 milyon kata kadar daha fazla verimlilik sunan en büyük uygulamalarından biri olarak kabul ediliyor.

Ancak optik hesaplama kuantum hesaplama kadar zor değildir ve geleneksel hesaplama için geliştirilen birçok şey optik için de geçerlidir. Ek olarak, fotonikteki en son gelişmeler, bir giriş sinyali üzerinde ilgilenilen matematiksel işlemleri gerçekleştirmek ve hatta matematiksel problemleri çözmek için metamalzemeler ve ışık dalgaları arasındaki etkileşimlerden yararlanan optik cihazlar aracılığıyla daha verimli hesaplamalar yapmanın mümkün olduğunu göstermektedir. zor. Bu yaklaşım, hesaplama açısından zor sorunları çözmek için birbirine bağlı optik aygıtların bir koleksiyonu aracılığıyla yerel optik hesaplamayı kullanır.

biraz ilerleme

Optik teknolojiler, paralel bilgi işlem, depolama alanı ağları, optik veri ağları, optik anahtarlar, biyometri ve havaalanı tabanlı holografik veri depolama cihazlarında kullanım için teşvik edilmektedir. Japonya’da NTT şirketi, bir oda büyüklüğünde bir kutuda beş kilometrelik fiberleri barındıracak ve elektrik veya iletişim ağlarını geliştirmek için karmaşık görevlerde uygulanacak devasa bir optik bilgisayar inşa ediyor. Bu optik sistem, makine öğrenimine dayalı yapay zeka ve sinir ağlarının yaratıcılığını geliştirebilecek bilgisayar için donanım mimarisini temsil eder, ancak her şeyden önce, gürültü ve hataların olabileceği daha büyük bir ölçekte bu tür bir sistemin uygulanabilirliğini gösterir. hafifletilebilir, hatta istismar edilebilir.

Dalga karıştırma, pompalama ve filtrelerden oluşan hesaplama cihazlarını tamamlamak için nanofotonik uygulamalar gerektiren bir optik Turing makinesi sunuyorlar. Optik turing makinesi, nanofotonik, dalga karıştırıcı ve filtre kombinasyonu ile entegre edilmiş ilk bilgi işlem sistemidir.

2013 yılında, MIT profesörü Carolyn Ross, fotonların silikon bazlı çiplerde işlenmesi için elektronlara dönüştürülmesi gerekmediği, tamamen optik bir çipe yönelik ilerlemeleri duyurdu. Şimdi bu kesinlikle başlı başına heyecan verici ve aslında oldukça ileri gitti, ancak 64’e 64 foton dizileri tam olarak optik bir bilgisayar değil (her ne kadar hiç kimse aslında bir optik bilgisayar görmediği için maceraya atılmış olabilirim) .

Similar Posts

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *