Оптические компьютеры – будущее вычислительной техники

Последнее время прогресс в направлении развития информационных технологий идет с чрезвычайно высокими темпами, так что даже фантасты и футурологи не берутся однозначно судить о будущем человека и его возможностях. С появлением прототипов квантовых компьютеров многие специалисты уверяют, что вычислительные мощности такой техники сделают очередной рывок в развитии технологий. Совсем недавно на горизонте перспективных разработок появилась еще одна – оптический компьютер.

Прототипы 

В привычных всем современных ПК используются кремниевые схемы, где носителем сигнала выступают электроны. В оптических системах учеными было предложено использовать в этом качестве фотон – частицу, двигающуюся со скоростью света. Огромная скорость этих частиц позволит создавать системы, где передача данных будет происходить с минимальными задержками, а вычислительные мощности будут существенно превосходить современные аналоги.

В текущий момент уже проводятся испытания, которые объединяют в себе элементы двух систем. Основная проблема таких устройств заключается в том, что энергетические и временные затраты на преобразование энергии электронов в фотоны и обратно усложняют и замедляют процесс.

Первые попытки создать оптический компьютер предпринимались еще в начале 80-х годов. Впоследствии даже были созданы опытные образцы, но широкого применения они не получили. Первым по счету был опытный образец, созданный в стенах одного из технологических лидеров того времени – компании Bell. Руководил разработкой Алан Хуан, и благодаря его исследованиям компания представила публике процессор DOC второго поколения. Это позволяло произвести команду поиска текста на 80 000 страницах за 1 секунду.

Подхватила эстафету разработки Lenslet. В 2003 году компания выпустила первый серийный оптический компьютер, который был доступен массовому покупателю, в отличие от прототипа Bell. Модель компании Lenslet является единственным на текущий момент серийным образцом. Вычислительные способности нового процессора также не оставляют сомнений в перспективности этих исследований. Он может выполнять 8 триллионов операций в секунду и обладает частотой в 125 МГц. Если сравнивать эти показатели с повседневными задачами, то он может в режиме реального времени обрабатывать одновременно 15 потоков видеосигнала формата высокой четкости.

Принципы работы процессора Lenslet объединяют несколько технологий. Ядро использует свет лазерных диодов для проведения операций. Выходные компоненты электронные и служат для его подключения к вычислительным системам. Такой метод позволил соединить воедино передовые возможности двух направлений.

В 2008 свои разработки в данном направлении представил гигант компьютерной промышленности – компания IBM. Ее разработка не является процессором, но использует те же принципы. Компания создала коммутатор, который позволяет передавать данные на скорости до 1 Тбит/сек. Его использование в ПК, как одного из компонентов системы, откроет возможности сверхбыстрой передачи больших массивов информации.

Устройство, разработанное специалистами IBM, отличают ряд уникальных особенностей. Помимо огромной скорости передачи данных,  коммутатор чрезвычайно мал в размерах. На площади в 1 квадратный миллиметр можно разместить более двух тысяч таких коммутаторов. Для его работы требуется гораздо меньше энергии в сравнении с аналогичными образцами с теоретически сопоставимыми характеристиками и использующими электронные схемы.

Все исследования однозначно свидетельствуют о том, что оптический компьютер является перспективной разработкой. Первые образцы такой техники уже созданы и в скором будущем появятся машины, которые смогут обеспечить огромную вычислительную мощность даже в масштабах портативных устройств.