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

Więcej ważnych informacji

Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Robotyka i SI

Drony ułatwią pracę policji. Pozwolą wypatrywać piratów drogowych oraz szybciej reagować służbom na wypadki

Komendy wojewódzkie i Komenda Stołeczna Policji dysponują już dronami. Jak dotąd urządzenia stosowane są głównie przez wydziały ruchu drogowego. Trwają już próby patrolowania autostrad i kontrolowania prędkości poruszających się po nich pojazdów. Poziom zaawansowania latających urządzeń pozwala już na fotografowanie zdarzeń z możliwością rozpoznawania tablic rejestracyjnych, co otwiera furtkę do nakładania mandatów karnych. Na mniej uczęszczanych drogach wielowirnikowce mogłyby patrolować teren w poszukiwaniu wypadków, co pozwoliłoby znacznie szybciej uruchomić odpowiednie służby. 

Internet

Przełom w wykorzystaniu DNA jako nośnika danych. Naukowcy z MIT opracowali nową technikę wyszukiwania w nim informacji [DEPESZA]

Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology opracowali nową technikę oznaczania i wyszukiwania plików danych DNA. Może to oznaczać przełom w technikach przechowywania danych i wykorzystania DNA  w tym celu. Nośnik informacji genetycznej może też być idealnym nośnikiem innych danych, takich jak zdjęcia, filmy czy pliki. Jest niezwykle stabilny i łatwy do sekwencjonowania. Ponadto, ze względu na dużą gęstość, eksabajt danych przechowywanych jako DNA może się zmieścić w dłoni. – Chociaż może upłynąć trochę czasu, zanim DNA stanie się opłacalne jako nośnik danych, już dziś istnieje pilna potrzeba tanich, masowych rozwiązań do przechowywania wcześniej istniejących próbek DNA i RNA z testów COVID-19, sekwencjonowania genomu człowieka i innych obszarów genomiki – podkreśla Mark Bathe z MIT.