科學(xué)家開發(fā)全新全光計算機(jī)：驚人的100GHz
加州理工學(xué)院（Caltech）的研究人員近日公布了一款速度超過100GHz的全光計算機(jī)，有望開啟超快運(yùn)算的新時代。
據(jù)報道，計算機(jī)的頻率是決定其執(zhí)行指令速度的關(guān)鍵因素，直接影響運(yùn)算性能，歷史上曾隨著摩爾定律穩(wěn)步提升，但在2000年代初期便停滯在5GHz左右。
主要受限于兩大障礙：一是“Dennard縮放比例定律”，該定律認(rèn)為縮小晶體管尺寸可以維持效率，但較小的晶體管會漏電，導(dǎo)致功耗增加。
二是“馮·諾依曼瓶頸”，它限制了內(nèi)存和處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸速度，這些限制阻礙了超高速處理技術(shù)的發(fā)展。
然而，加州理工學(xué)院的研究人員通過一項創(chuàng)新設(shè)計突破了這些限制，他們開發(fā)的全光計算機(jī)使用光信號代替?zhèn)鹘y(tǒng)電力，從而避開了傳統(tǒng)計算機(jī)的功耗和數(shù)據(jù)傳輸瓶頸。
這臺計算機(jī)的核心是一種基于光學(xué)實(shí)現(xiàn)的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用激光脈沖處理數(shù)據(jù)，其關(guān)鍵組件是一個光學(xué)腔體，它同時作為內(nèi)存和運(yùn)算層，光信號以激光脈沖的頻率進(jìn)行高速循環(huán)和操作。
這種全光架構(gòu)能夠以無與倫比的速度和效率執(zhí)行信號分類、時間序列預(yù)測和圖像生成等任務(wù)，與傳統(tǒng)計算機(jī)相比，消除了數(shù)據(jù)傳輸和功率密度相關(guān)的瓶頸，極大地提升了運(yùn)算效率。
研究人員指出，這種新型計算機(jī)有望徹底改變高速通信、超快成像和生成式AI領(lǐng)域。
如果與一些研究人員開發(fā)的增強(qiáng)邏輯門結(jié)合，其應(yīng)用前景將更加廣闊，此外，自動駕駛汽車也可能依賴這項技術(shù)進(jìn)行瞬間決策，進(jìn)一步提高自動駕駛電動汽車的可靠性。
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