اساس کامپیوترهای امروزی، محاسبات منطقی بر پایه جابجایی الکترونها در مدارهای الکتریکی است. اما بسیاری از دانشمندان معتقدند که الکترونها و ساختار فعلی برای آنکه به بالاترین حد عملکرد پردازشی برسیم، کافی نیست و محدودیتهای موجود مانعی بزرگ برای عملیات سنگین مانند یادگیری ماشین هستند. در این شرایط ایده جدید ارائه شده توسط محققان دانشگاه MIT که بر کامپیوترهای بر پایه نور تاکید دارد میخواهد قواعد بازی را بهم بزند.
کامپیوترهای سنتی بر پایه قطعات سیلیکونی و استفاده از اصول الکترونیک کار میکنند که در آنها با جابجایی الکترون در یک مدار الکتریکی که دارای حافظه و قدرت واکنش به دستورات منطقی است، عملیات محاسباتی انجام میشود.
نوع دیگری از کامپیوترها که این روزها توسط برخی از دانشگاههای و شرکتهای پیشرفته حوزه فناوری در حال استفاده و البته توسعه است، کامپیوترهای کوانتومی هستند که آنها نیز از اصول کوانتومی برای عملیات پردازشی استفاده میکنند.
هر دو نوع کامپیوتر فوق، محدودیتهای خاصی دارند؛ برای مثال، کامپیوترهای الکترونیکی به عقیده بسیاری از دانشمندان، برای انجام عملیات محاسبات بسیار سنگین که در آینده نزدیک به آنها نیاز داریم، بیش از حد کُند هستند و در مقابل کامپیوترهای کوانتومی نیز راه زیادی برای رسیدن به پایداری و تبدیل شدن به یک محصول تجاری دارند.
اما همانطور که عنوان شد ایده جدید، استفاده از اصول نوری برای ساخت سیستمهای محاسبگر پیشرفته است که توسط محققان دانشگاه MIT و در همکاری با دانشمندان دانشگاه تورونتو کانادا دنبال میشود. بنابر گزارش TechXplore، این دانشمندان یک سیستم کامپیوتری جدید را طراحی و عملیاتی کردهاند که از نور به جای الکتریسیته برای انجام محاسبات استفاده میکند.
این سیستم کامپیوتری نوری قادر است برنامههای یادگیری ماشینی مانند ChatGPT را چندین درجه قدرتمندتر و با سرعت بالاتر از مدلهای فعلی اجرا کند. علاوه بر این، این سیستم کامپیوتری نوری باعث صرفهجوئی قابل توجهی در مصرف انرژی و فضای مورد نظر برای پیادهسازی سیستمهای کامپیوتری خواهد شد.
روش کار کامپیوترهای نوری
سیستم کامپیوتری نوری با استفاده از پدیده فوتون (ذرات نور) به جای الکترون (ذرات بار دار) برای انتقال و دستکاری دادهها عمل میکند. فوتونها دارای پهنای باند بالاتر و مصرف انرژی پائینتر نسبت به الکترونها هستند. بنابر نتایج این پژوهش که در نشریه Nature به چاپ رسیده، سیستم کامپیوتری نوری مزایای زیر را دارد:
سیستم کامپیوتری نوری با استفاده از صدها لیزر با قطع کروشیال (VCSEL) کار میکند که قابلیت حمل و نقل نور با سرعت خیره کننده را دارند. به عبارت دیگر، سیستم کامپیوتری نوری با سیستم کامپیوتری الکترونیکی همانطور که یک خودرو با یک هواپیما رقابت میکند، رقابت میکند.
سیستم کامپیوتری نوری میتواند دادهها را با دقت و کیفیت بالاتر پردازش کند. به عنوان مثال، سیستم کامپیوتری نوری میتواند تصاویر با وضوح بالا و منطبق با متن را تولید کند. این قابلیت میتواند در زمینههای مختلف هنر، آموزش، سرگرمی و تبلیغات مورد استفاده قرار گیرد.
سیستم کامپیوتری نوری باعث کاهش چشمگیر در مصرف انرژی و فضای مورد نیاز برای اجرای برنامههای یادگیری ماشینی میشود. به گفته پژوهشگران، سیستم کامپیوتری نوری دارای بهبود بیش از 100 برابر در بازده انرژی و 25 برابر در چگالی محاسبات نسبت به سیستمهای کامپیوتری دیجیتال فعلی است.
سیستم کامپیوتری نوری محدودیتهای فعلی را در اجرای برنامههای یادگیری ماشینی رفع میکند. این سیستم کامپیوتری نوری میتواند مدلهای 100 برابر قدرتمندتر از ChatGPT را آموزش و اجرا کند. این امکان باعث افزایش توانایی و خلاقیت در حل مسائل پیچیده و جدید میشود.
مزایای طرح کامپیوتر نوری MIT بر مدلهای قبلی
این طرح جدید در مقایسه با مدلهای قبلی کامپیوترهای نوری، مزایای زیر را دارد:
سادگی بیشتر
این طرح جدید با استفاده از فناوری تولید قطعات الکترونیک فعلی (CMOS) ساخته شده است و نیاز به تجهیزات خارج از قطعات الکترونیكی را حذف میكند.
انعطافپذیری بیشتر
این طرح جدید قابلیت برنامهریزی و تنظیم شدت و فاز نور را دارد و میتواند با انواع مختلف از منابع نوری سازگار باشد.
قابلیت ارتباطی بالاتر
این طرح جدید با استفاده از یک رابط فوتونی قابل برنامهریزی، امکان ارتباط بین آرایههای چندگانه از تراشههای هتروژن را فراهم میکند.
همانطور که میدانید این طرح یک پروژه تحقیقاتی است و راه زیادی برای تبدیل شدن به یک مدل تجاری دارد ولی با این حال میتوان امیدوار بود در صورت توسعه مناسب، به یک ایده بسیار خوب و جایگزین ساختارهای پر از محدودیت امروزی کامپیوترهای الکترونی و سیلیکونی تبدیل شود.
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت