Проблемы традиционных электронных компьютеров
Традиционные компьютеры, использующие электроны для вычислений, долгое время следовали закону Мура, по которому мощность машин удваивалась каждые два года. Однако в последние годы этот прогресс замедлился, так как миниатюризация транзисторов достигла своих физических пределов.
Исследователи ищут альтернативные решения, включая квантовые вычисления и фотонные технологии. Несмотря на то, что квантовые вычисления пока не достигли широкого применения, фотонные компьютеры уже начинают выполнять реальные вычисления, что делает их более жизнеспособными для коммерческого использования.
Преимущества фотонных компьютеров
Фотонные компьютеры используют свет (фотоны) вместо электричества для представления и обработки данных. Это дает несколько ключевых преимуществ:
- Скорость: Фотоны движутся быстрее, чем электроны, что позволяет ускорить вычисления и уменьшить задержки.
- Энергоэффективность: Фотоны не теряют энергии на преодоление сопротивления, как электроны в проводах, что позволяет снизить потребление энергии. Это особенно важно для центров обработки данных, где охлаждение требует значительных энергозатрат.
Компания Lightelligence из Сингапура продемонстрировала успех своего устройства, фотонного арифметического вычислительного механизма (PACE), который сочетает фотонный чип с микроэлектронным чипом (на фото). Это устройство успешно решает задачи Изинга, используемые в логистике и других областях.
Коммерциализация и разработка новых чипов
Американский стартап Lightmatter создал чип Envise, способный запускать модели искусственного интеллекта, такие как BERT, с точностью, сравнимой с обычными электронными процессорами. Бо Пэн из Lightelligence отмечает, что технология уже достигла стадии, когда она готова к коммерческому производству: «Мы более или менее находимся на стадии подготовки к производству. Это уже реальный продукт, а не просто лабораторная демонстрация».
Этот процесс напоминает попытки продемонстрировать "квантовое преимущество" — момент, когда квантовая машина выполняет полезную задачу, невозможную для классического компьютера. Пэн уверен, что фотонные компьютеры могут достичь подобного этапа в ближайшее время.
Подготовка к массовому производству
Важной особенностью разработки Lightelligence является то, что их чипы изготовлены в формате PCI Express — стандарте, используемом для подключения устройств к материнской плате компьютера. Это означает, что фотонные чипы могут быть добавлены к любому коммерческому настольному компьютеру, а для связи с ними потребуется только подходящее программное обеспечение.
Перспективы для будущего
Роберт Хэдфилд, профессор Университета Глазго, Великобритания, утверждает, что фотонные вычисления уже на пороге массового применения: «Эти исследования показывают, что мы близки к моменту, когда отрасль может рассматривать фотонные процессоры как жизнеспособную альтернативу традиционным». Это оборудование может быть масштабировано для массового производства с использованием современных литейных заводов, которые выпускают кремниевые чипы.
Стивен Суини, также из Университета Глазго, отмечает, что оптическая передача данных уже широко используется по всему миру благодаря волоконной оптике. Теперь, с развитием фотонных вычислений, мы видим аналогичный переход: «Фотоника позволяет выполнять операции с более высокой скоростью и меньшими потерями по сравнению с электроникой. Если вам нужно обрабатывать огромные объемы данных, вам стоит обратить внимание на эту технологию».
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
