Оптичний процесор здатний виконувати найскладніші математичні перетворення буквально зі швидкістю світла

23

Різні види складних математичних перетворень, таких, наприклад, як перетворення фур’є, досить широко використовуються в самих різних областях для обробки даних зі всіляких датчиків, даних фотозображень і відеозйомки. Однак в більшості випадків такі перетворення виконуються за допомогою досить традиційних процесорів, обмежених власною обчислювальною потужністю. І в особливо важких випадках, наприклад, при збільшенні обсягу потоку інформації або збільшенні розмірів оброблюваних зображень, навіть використання спеціалізованих високопродуктивних dsp-процесорів не забезпечує необхідного результату. Виходом з таких ситуацій може стати використання оптичних процесорів, здатнихвиконувати буквально зі швидкістю світла будь-яку математичну обробку, незважаючи на рівень її складності.

Не так давно група дослідників з каліфорнійського університету в лос-анджелесі розробили заснований на технологіях глибинного машинного навчання метод, що дозволяє розраховувати і створювати спеціалізовані оптичні процесори, призначені для обчислень математичних перетворень практично будь-якого рівня складності. Оптичний процесор являє собою набір дифракційних решіток з дуже складною тривимірною структурою, встановлених на певній відстані один від одного. Потік світла, що є носієм вихідної інформації, проходячи через послідовність дифракційних решіток, піддається трансформаціям і на виході з процесора містить в собі результати математичної обробки.

Досить просто здогадатися, що весь алгоритм математичних перетворень закодований саме у вигляді кількості, структури дифракційних решіток і відстані між ними. На жаль, такий підхід дозволяє виконувати тільки один вид математичних перетворень, але ці перетворення виконуються буквально зі швидкістю світла і без будь-яких істотних витрат енергії, адже всі компоненти оптичного процесора є повністю пасивними компонентами. Єдиними активними компонентами тут є джерело світла, модулятор, що дозволяє закодувати в світлі вихідну інформацію, і фотодетектор, що зчитує результати обробки. Але всі ці компоненти не є частиною оптичного процесора, вони забезпечують його роботу, подібно мікросхемам чіпсета на материнських платах звичайних комп’ютерів.

Під час досліджень каліфорнійські вчені, використовуючи розроблений ними метод, створили ряд оптичних процесорів, що виконують певний вид лінійних математичних перетворень, включаючи перетворення фур’є, обробку візуальної інформації, фільтрацію і амплітудні перетворення зашумлених сигналів. А зараз дослідники пробують ускладнити систему, з’єднавши в одну лінію або в розгалужену мережу безліч окремих оптичних процесорів, що дозволить виконувати не тільки один вид математичних перетворень, а відразу вирішувати досить складні обчислювальні завдань практично без витрат енергії на цю справу.

ключові слова: оптичний, процесор, світло, дифракція, решітка, математичне, перетворення, алгоритм

першоджерело

інші новини по темі:

Нове, більш швидке перетворення фур’є значно прискорить один з фунда …

Новий оптичний чіп дозволяє перепрограмувати квантовий комп’ютер за с …

Дослідники компанії hewlett packard створили фотонний процесор з тисячею …

Швидкодіючі оптичні системи можуть замінити суперкомп’ютери в системі …

Створено перший у своєму роді повністю оптичний цифро-аналоговий перетворень …