Newsy

Komputery przyszłości będą przesyłać informacje z prędkością światła. Naukowcy wykonali pierwszy krok w kierunku stworzenia układów fotonicznych [DEPESZA]

2020-07-29  |  06:00
Wszystkie newsy
Układy fotoniczne mogą zastąpić tradycyjną elektronikę krzemową

Wraz z rozwojem sektora sztucznej inteligencji oraz Big Data rośnie zapotrzebowanie na komputery o wysokiej mocy obliczeniowej. Urządzenia oparte na architekturze krzemowej stanowią przeszkodę na drodze do skalowania rozwiązań tego typu. Branża technologiczna poszukuje rozwiązań, które pozwolą szybciej i sprawniej przetwarzać duże zasoby informacji. Z pomocą mogą przyjść nie tylko komputery kwantowe, lecz także układy fotoniczne wykorzystujące do przesyłania informacji wiązkę światła, a nie sygnał elektryczny.

Zaawansowane systemy sztucznej inteligencji oraz algorytmy analizy Big Data wymagają technologii zdolnej do przetwarzania dużych zasobów informacji przy niskim nakładzie energetycznym oraz wysokiej wydajności. W odpowiedzi na rozwój tego sektora gospodarki inżynierowie Google opracowali specjalizowane układy scalone Tensor Processing Unit przystosowane do pracy w głębokich sieciach neuronowych oraz systemach uczenia maszynowego. Jednak nawet tak wyspecjalizowane jednostki mogą okazać się niewystarczające do stworzenia wydajnych sieci neuronowych nowej generacji z powodu zbyt archaicznej architektury bazującej na rozwiązaniach krzemowych.

Naukowcy z George Washington University znaleźli sposób na znaczące przyspieszenie wyspecjalizowanych układów obliczeniowych.

– Odkryliśmy, że zintegrowane platformy fotoniczne, które integrują wydajną pamięć optyczną, mogą uzyskiwać te same operacje, co jednostka przetwarzająca tensor, ale zużywają one ułamek mocy i mają wyższą przepustowość, a po odpowiednim wytrenowaniu mogą być używane do wykonywania wnioskowania z prędkością światła – podkreśla Mario Miscuglio, adiunkt na Wydziale Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej Uniwersytetu George’a Washingtona.

Na łamach magazynu „Applied Physics Reviews” zaproponowali skonstruowanie sieci neuronowej, która przesyłałaby informacje za pośrednictwem wiązki światła, a nie impulsu elektrycznego. Fotoniczne TPU miałoby umożliwić symultaniczne gromadzenie, przesyłanie i przetwarzanie danych. Wdrożenie nowej architektury pozwoliłoby dwu–trzykrotnie zwiększyć przepustowość komputerów pracujących w ramach sieci neuronowych.

– Wyspecjalizowane procesory fotoniczne mogą zaoszczędzić ogromne ilości energii, skrócić czas reakcji i zmniejszyć ruch w centrum danych – przekonuje Mario Miscuglio.

Technologia fotonicznego przetwarzania danych jest jednak dopiero we wczesnej fazie rozwoju. Choć dysponujemy światłowodami zdolnymi do przesyłania danych w formie wiązki światła, do stworzenia komputera optycznego potrzebne są jeszcze układy optyczne przystosowane do fotonicznego przetwarzania informacji.

Ważny krok na drodze do urzeczywistnienia tej technologii wykonali naukowcy z IBM Research Zurich, którzy w 2019 roku zaprezentowali optyczny tranzystor organiczny, przetwarzający dane z 1000-krotnie wyższą prędkością niż układy krzemowe. Wstępne eksperymenty wykazały, że tranzystory tego typu mogą pracować z częstotliwością dochodzącą do teraherca. Do upowszechnienia technologii tego typu niezbędne jest jednak zminiaturyzowanie układu fotonicznego – tranzystor IBM Research Zurich jest 1000-krotnie większy niż współczesne tranzystory krzemowe.

(Newseria Innowacje)

Czytaj także

Kalendarium

Więcej ważnych informacji

Jedynka Newserii

Handel

Piwo bezalkoholowe stanowi już 6,5 proc. sprzedaży browarów. Konsumenci świadomie ograniczają spożycie alkoholu

W 2024 roku polscy konsumenci kupowali ponad 1 mln butelek i puszek piwa 0,0% dziennie. Przez ostatnią dekadę rynek tych piw urósł pod względem wolumenu 10-krotnie. Branża inwestuje w innowacje w segmencie piw bezalkoholowych, wzmacniając nie tylko smak, ale również ich wartości odżywcze. Piwa 0,0% wpisują się w coraz popularniejszy, zwłaszcza wśród młodszego pokolenia, trend NoLo (no alcohol low alcohol), co może okazać się furtką do ograniczenia konsumpcji alkoholu.

Transport

Ataki cybernetyczne na kolej stają się coraz częstsze. Hakerzy zwykle chcą doprowadzić do paraliżu

W pierwszym kwartale tego roku hakerzy zaatakowali systemy sprzedaży biletów w polskiej i ukraińskiej kolei. Zagrożenia wiążą się jednak również z atakami na systemy zasilania i zarządzania ruchem. Wszystkie tego typu zdarzenia mają jeden cel – mniejszy lub większy paraliż transportu kolejowego, co w obecnej sytuacji geopolitycznej przekłada się na bezpieczeństwo strategiczne. W wielu przypadkach wciąż najsłabszym ogniwem jest człowiek – albo dlatego, że nienależycie chroni hasła i dostęp do urządzeń, albo dlatego, że nadane mu uprawnienia są nieadekwatnie szerokie w stosunku do realnych potrzeb.

Edukacja

Polska nauka potrzebuje różnych źródeł finansowania. Trwają rozmowy o zmianach w systemie

– Finansowanie polskiej nauki wymaga zmian, ale do tego potrzeba politycznej woli i odwagi – ocenia prof. dr hab. Grzegorz Mazurek, rektor Akademii Leona Koźmińskiego. Wśród propozycji wymienia stworzenie systemu zachęt dla biznesu do inwestowania w naukę i edukację, wyznaczenie strategicznych obszarów badań, na które będą trafiały fundusze, czy rozliczanie instytucji naukowych z wykorzystania publicznych pieniędzy. W ramach cyklu „Porozmawiajmy o polskiej nauce” MNiSW w ostatnich miesiącach prowadzi konsultacje ze środowiskiem akademickim i badawczym na temat stojących przed sektorem wyzwań i możliwych do wdrożenia rozwiązań, nie tylko dotyczących finansowania.

Szkolenia

Akademia Newserii

Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a  także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.