В сегодняшнюю цифровую эпоху слово «аналоговый» является весьма многогранным в своем толковании. Скажем, многие ценители звука предпочтут винил «бездушной» флеш памяти, однако, как мы понимаем, даже в этом случае им не удастся избежать использования определенных цифровых технологий. В сфере компьютеров термин «аналоговый» имеет свою долгую и интересную историю, начиная с модели «антикитерского механизма», названного так из того, что обнаружена она была неподалёку от острова Антикитера среди останков древнеримского корабля в самом начале 20 века.
Как оказалось, у этой истории есть гораздо более современное продолжение под названием ACCEL или All-analog Chip Combining Electronic and Light Computing — китайский проект по созданию выигрышной комбинации цифровых и аналоговых вычислений для вполне определенных задач машинного обучения. Прототип такого инструмента в 3000 раз превышает по производительности созданную для решения тех же задач NVIDIA A100, потребляя при этом в 4млн раз(!) меньше электроэнергии. Китайцы особенно отмечают тот факт, что 99% всех необходимых для успешного функционирования ACCEL операций происходит внутри оптической системы.
Иными словами, вычисления происходят при помощи так называемых фотонных чипов, которые оперируют потоками света определенной формы. И все бы хорошо, но у света, несмотря на его скоростные качества, имеется явная проблема, знакомая всем, даже вовсе не интересующимся компьютерными технологиями людям. Любое препятствие искажает информацию, которую несет световой поток. И эффект от такого рассеивания вполне оправданно можно сравнить с запотевшим или заиндевевшем окном, через которое, к примеру, глядит на мир водитель автомобиля или пассажир автобуса. Оптическая фотонная система, столкнувшаяся с преградами, будет столь же мало информативна. Вернее, данные присутствовать будут, но в значительно искаженном виде.
Это серьезная проблема, и потому исследование, проведенное силами Политехнический университета Милана совместно со Школой Супериоре Сант-Анна в Пизе, Стэнфордским университетом и университетом Глазго, опубликованное в престижном журнале Nature Photonics, вызвало такое большое внимание экспертов. Ученым удалось создать систему фотонных чипов, которые рассчитывают максимально верную форму светового потока для прохождения через практически все виды окружающей среды, которые известны сегодня или будут открыты в будущем.
Технология включает в себя силиконовые чипы небольшого размера, которые для точности вычислений работают попарно. Именно эти чипы обеспечивают столь «пробивной» характер для светового потока. Более того, чипы готовы работать сразу с несколькими оптическими лучами, при этом обеспечивая сохранность данных в том смысле, что каждый из таких лучей представляет отдельный блок информации и не смешивается с другим потоком света. Такой подход позволяет значительно увеличить пропускную способность.
Учёные отмечают, что аналоговые вычисления и необходимые для их выполнения оптические процессоры могут найти свое применение в самых различных сценариях. Основными кейсами должны стать разработка моделей для искусственного интеллекта, высокопроизводительные вычисления, квантовые компьютеры. Словом, новые технологии должны показать себя особенно полезными там, где требуется высокоскоростная передача и обработка большого массива данных.