Оптический процессор способен выполнять сложнейшие математические преобразования буквально со скоростью света

Структура оптического процессора

Различные виды сложных математических преобразований, таких, к примеру, как преобразование Фурье, достаточно широко используются в самых различных областях для обработки данных со всевозможных датчиков, данных фотоизображений и видеосъемки. Однако в большинстве случаев такие преобразования выполняются при помощи достаточно традиционных процессоров, ограниченных собственной вычислительной мощностью. И в особо тяжелых случаях, к примеру, при увеличении объема потока информации или увеличении размеров обрабатываемых изображений, даже использование специализированных высокопроизводительных DSP-процессоров не обеспечивает необходимого результата. Выходом из таких ситуаций может стать использование оптических процессоров, способных выполнять буквально со скоростью света любую математическую обработку, невзирая на уровень ее сложности.

Не так давно группа исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали основанный на технологиях глубинного машинного обучения метод, позволяющий рассчитывать и создавать специализированные оптические процессоры, предназначенные для вычислений математических преобразований практически любого уровня сложности. Оптический процессор представляет собой набор дифракционных решеток с очень сложной трехмерной структурой, установленных на определенном расстоянии друг от друга. Поток света, являющийся носителем исходной информации, проходя через последовательность дифракционных решеток, подвергается трансформациям и на выходе из процессора содержит в себе результаты математической обработки.

Достаточно просто догадаться, что весь алгоритм математических преобразований закодирован именно в виде количества, структуры дифракционных решеток и расстояния между ними. К сожалению, такой подход позволяет выполнять только один вид математических преобразований, но эти преобразования выполняются буквально со скоростью света и без каких-либо существенных затрат энергии, ведь все компоненты оптического процессора являются полностью пассивными компонентами. Единственными активными компонентами здесь являются источник света, модулятор, позволяющий закодировать в свете исходную информацию, и фотодетектор, считывающий результаты обработки. Но все эти компоненты не являются частью оптического процессора, они обеспечивают его работу, подобно микросхемам чипсета на материнских платах обычных компьютеров.

Во время исследований калифорнийские ученые, используя разработанный ими метод, создали ряд оптических процессоров, выполняющих определенный вид линейных математических преобразований, включая преобразования Фурье, обработку визуальной информации, фильтрацию и амплитудные преобразования зашумленных сигналов. А сейчас исследователи пробуют усложнить систему, соединив в одну линию или в разветвленную сеть множество отдельных оптических процессоров, что позволит выполнять не только один вид математических преобразований, а сразу решать достаточно сложные вычислительные задач практически без затрат энергии на это дело.

Ключевые слова:
Оптический, Процессор, Свет, Дифракция, Решетка, Математическое, Преобразование, Алгоритм

Первоисточник

Другие новости по теме:

  • Создан первый в своем роде полностью оптический цифро-аналоговый преобразов …
  • Быстродействующие оптические системы могут заменить суперкомпьютеры в систе …
  • Исследователи компании Hewlett Packard создали фотонный процессор с тысячей …
  • Новый оптический чип позволяет перепрограммировать квантовый компьютер за с …
  • Новое, более быстрое преобразование Фурье значительно ускорит один из фунда …
  • Share Button

    Материалы по теме:

    Ученые создали самый стабильный квантовый кремниевый чип, в основе которого лежат искусственные атомы
    Недавно, ученые из университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales, UNSW), Австралия, нашли способ, позволяющий стабилизировать крошечные кремниевые структуры, называемые искусственными атомами, ...
    Создан первый опытный образец «молекулярного жесткого диска», способного хранить большие объемы информации
    В настоящее время ученые из различных групп и организаций прикладывают большие усилия, направленные на создание устройств хранения информации, способных кодировать эту информацию в структуре ...
    Ученым удалось осуществить квантовую телепортацию на дистанцию 44 километра при 90-процентной точности передаваемых данных
    Ученые из Калифорнийского технологического института и Национальной лаборатории имени Ферми сделали нас на один шаг ближе к созданию сверхбезопасного и сверхскоростного квантового Интернета. Эти ...
    Простейший квантовый процессор с кремниевыми кубитами успешно проходит первые испытания
    В свое время исследователи группы QuTech из Технологического университета Дельфта (TU Delft), Нидерланды, разработали структуру кремниевых квантовых битов, кубитов, работа которых основана на направлении ...
    Лазеры — новый инструмент для дистанционного взлома умных устройств с голосовым управлением
    Достаточно обычные лазерные указки стали новым инструментом для взлома телефонов, планшетных компьютеров и других бытовых умных устройств, использующих технологии голосового управления. С дистанции, измеряющейся ...
    You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

    Leave a Reply

    Яндекс.Метрика