Создан прототип самообучающегося фотонного компьютера

О В последних новостях на http://globalrost.ru о культуре и техники
об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Вторая половина XX века считается временем рождения и бурной эволюции вычислительной техники. К началу XXI века стало ясно, что мощность современных компьютеров, основой которых выступают кремниевые полупроводниковые чипы, будет крайне сложно наращивать в будущем из-за роста тепловыделения и невозможности дальнейшей миниатюризации. Поэтому ученые пытаются создать новые типы вычислительных устройств, в том числе квантовые и фотонные компьютеры.
Лазерная нейросеть
Группа физиков под руководством Даниела Бруннера (Daniel Brunner) из университета Балеарских островов в Пальме-де-Майорка (Испания) сделала большой шаг на пути к созданию фотонного компьютера, создав рабочий прототип такого вычислительного устройства.
Фотонный компьютер Бруннера и его коллег устроен по принципу так называемых вычислительных резервуаров. Подобные компьютеры похожи по своему устройству на искусственные или природные нейронные сети, и состоит из единичных узлов-синапсов. Каждая такая «нервная клетка» соединена с соседними узлами случайным образом и способна запоминать свои предыдущие состояния.
В отличие от обычных нейронных сетей, «вычислительный резервуар» может решать различные задачи и его можно легко перепрограммировать, не нарушая физическую структуру системы. Манипулируя свойствами синапсов, данную машину можно приспособить для решения сложных вычислительных задач, в том числе распознавания речи или изображений.
Прототип Бруннера и его коллег устроен достаточно своеобразно в качестве узлов нейросети выступают порции света, которые испускает один и тот же лазерный диод через строго отмеренные промежутки времени. Эти порции света двигаются по «кольцу», внутрь которого встроен источник входных данных другой лазер, добавляющий новую информацию в цикл при помощи специального модулятора.
Для определения итогового результата работы компьютера другие приборы измеряют интенсивность излучения в каждой порции света, преобразуя его в цифровой вид. По словам ученых, при особой настройке лазеров и других компонентов один и тот же фотонный компьютер может одновременно исполнять несколько вычислений, что позволяет легко увеличивать его производительность и универсальность.
Быстрый и «холодный»
Ученые проверили свое изобретение в деле, «научив» компьютер преобразовать речь человека в цифры и вычислять некоторые сложные статистические функции.
По словам физиков, их изобретение неплохо проявило себя компьютер некорректно распознал лишь 0,01% произнесенных вслух цифр. Кроме того, устройство обладает очень высокой производительностью за одну секунду оно «угадывает» 300 тысяч слов, что является рекордом для всех существующих на сегодня вычислительных устройств.
При расчете статистики прибор подтвердил свои качества фотонный компьютер производил свыше 13 миллионов статистических операций в секунду, а скорость обмена данными превысила 1,1 гигабайта в секунду.
Кроме того, данная модель фотонного компьютера имеет еще одно преимущество по сравнению с обычными компьютерами низкое энергопотребление. Как отмечают Бруннер и его коллеги, их прототип расходует на распознавание одного слова в 200 раз меньше энергии.
Не следует ожидать, что подобные световые вычислители полностью заменят современную кремниевую электронику. Так, их сфера применения крайне ограничена, а информация в них представлена в крайне неудобном для использования виде. Тем не менее, подобные приборы смогут потеснить классические компьютеры во многих специализированных областях науки и техники, где требуется высокая скорость и параллельность вычислений.