Самый быстрый чип
стал ещё быстрее.
Университеты Монаш и RMIT провели исследования, итоги которого могут обернуться настоящей революцией в скоростях вычислительных технологий. Им удалось создать фотонную интегральную схему, наводящую мосты между супермагистралями данных, чем она и выводит на передовую ныне существующие оптические чипы. Выявленные таким образом возможности подключения имеют все шансы постепенно упразднить громоздкую 3D-оптику, заменяя её тонким пластом кремния.
Вообще, программируемые фотонные интегральные схемы (PIC) представляют собой плотные сборки перестраиваемых элементов, которые обеспечивают гибкую изменяемость для выбора различных функций. Но из-за производственных вариаций и тепловых градиентов, влияющих на оптические фазы элементов, гарантировать стабильное соответствие между электрическими командами чипа и функцией, которую он обеспечивает, крайне непросто.
Теперь же учёные создали самокалибрующуюся программируемую PIC с полным контролем над её сложным импульсным откликом, которой, наряду с прочими возможностями вроде глобального развития искусственного интеллекта, разработчики отводят несколько конкретных сфер применения. Сюда входит резкое повышение безопасности беспилотных автомобилей – они смогут интерпретировать своё окружение буквально мгновенно. Алгоритмы машинного обучения также смогут быстрее диагностировать болезни и повысить качество естественно-языковых интерфейсов вроде приложений Google Homes, Alexa, Siri или Алиса. Кроме того, расширится география возможностей человека быстрее получать данные, поскольку коммутаторы меньшего размера перенастроят оптические интернет-сети.
Системы оптической связи переключают сигналы на места назначения в зависимости от их цвета, обеспечивая очень быстрые вычисления подобия (так называемые корреляторы). Основанные на их особенностях сферы применения могут включать инструменты научного анализа для практически всего, что есть в нашем физическом мире: от микрокосма химии или биологии до самой астрономии.
«Электроника добилась аналогичных улучшений в стабильности радиофильтров с использованием цифровых технологий, – проводит параллели профессор Лоури, основной автор исследования. – Это привело к тому, что многие мобильные телефоны смогли совместно использовать один и тот же участок спектра. Наши оптические чипы имеют аналогичную архитектуру, но могут оперировать сигналами с терагерцовой полосой пропускания».
Представленный метод является действительно важным шагом на пути ко внедрению фотонных чипов на практике в разработке пользовательских устройств. Вместо того, чтобы, подобно поиску волны на старом радиоприёмнике, скрупулёзно ловить нужные настройки, исследователи сумели настроить чип за один шаг. Это что позволило быстро и надёжно переключать потоки данных с одного места назначения на другое.
Ключевой задачей исследования была интеграция всех оптических функций в устройство, которое можно было бы «подключить» к существующей инфраструктуре. Подход продемонстрировал стабильное и точное управление крупномасштабными PIC для ресурсоёмких приложений вроде реконфигурации сетей связи, нейроморфных аппаратных ускорителей, а также способен проявить себя и в работе квантовых компьютеров.
По материалам АРМК.