Optista rinnakkaisprosessointia sadalla aallonpituudella

Shanghain optiikan ja hienomekaniikan instituutin (SIOM) tutkijat ovat kehittäneet maailman ensimmäisen erittäin korkean rinnakkaislaskennan integroidun sirun. Se pystyy tuottamaan 2560 TOPS:n (teraoperaatiota sekunnissa) teoreettisen huippulaskentatehon 50 GHz:n optisella kellotaajuudella. Suorityskykytason kerrotaan vertautuvan NVIDIAn edistyneisiin näytönohjainsiruihin.

Tutkijat ovat esiintuoneet uuden erittäin korkeaa rinnakkaisfotonista laskenta-arkkitehtuuria ja kehittäneet itsenäisen optisen laskentasirun, jolla on suuri kaistanleveys (yli 40 nm), alhaiset häviöt ja uudelleenkonfiguroitavat ominaisuudet, mikä parantaa sirun laskentatehoa.

Keskeinen innovaatio on solitonisten mikrokampalähteiden käyttö, jotka tarjoavat yli 100 aallonpituuskanavaa.

"Olemme saavuttaneet informaatiovuorovaikutuksen ja laskennan yli 100 aallonpituuden multipleksoinnilla optisella sirulla, mikä osoittaa suuren tiheyden omaavan sirulla tapahtuvan informaation rinnakkaiskäsittelyn", sanoo SIOM:n tutkija Xie Peng.

Toisin kuin perinteinen optinen laskenta, joka käyttää vain yhtä aallonpituutta, tämä ultrarinnakkainen lähestymistapa hyödyntää yli 100 erillistä valon aallonpituutta datavirtojen samanaikaiseen käsittelyyn – mikä lisää laskentatehoa jopa 100-kertaisesti ilman, että sirun kokoa tai taajuutta tarvitsee kasvattaa.

Optinen laskenta, jolla on luonnollisia etuja korkea taajuus, korkea rinnakkaisuus ja suuri kaistanleveys, tarjoaa merkittävää potentiaalia laskentatiheyden ja -tehon parantamiseen lisääntyneen rinnakkaisuuden avulla. Tällä rinnakkaisella optisella laskenta-arkkitehtuurilla on laajat sovellusmahdollisuudet esimerkiksi tekoälyn ja datakeskusten aloilla.

Erityisesti se lupaa tehokkaita ratkaisuja keholliseen älykkyyteen (embodied intelligence), neuroverkkoihin, fyysisiin simulaatioihin ja kuvankäsittelyyn. Lisäksi fotonisen laskennan matalalatenssiset ominaisuudet tekevät siitä ihanteellisen reunakoneille, joilla on pienet datamäärät mutta korkeat latenssivaatimukset, kuten tietoliikenneverkot ja drooniparvet.

Tutkijoiden mukaan järjestelmällä on toistaiseksi useita rajoituksia, jotka on ratkaistava tekoälyn ja muiden sovellusten tulevia tutkimuksia varten. Lineaarisen korjauksen alainen dispersiovirhe on likimääräinen, koska kattava dispersiomalli moniporttisille interferometrisille järjestelmille on vielä kehitteillä. Kun täydellinen dispersiomalli on saatavilla, algoritmitason korjaukset voidaan toteuttaa tehokkaammin.

Aiheesta aiemmin:

Asynkroninen optinen kiihdytinsiru

Laser ja mikrokampa samalle sirulle