"Ar tu tiki šviesa?" Jei lusto entuziastas užduoda jums šį klausimą, ne tai, kad jis staiga yra ultramaninis gerbėjas. Tai yra tai, kad jis pradeda pastebėti, kad „šviesa“ pradeda maišyti lustų pasaulį.
2023 m. Nobelio fizikos premija buvo apdovanota „Asimetrinės šviesos impulsų technologijai“, o „Kaip naudoti šviesą apskaičiuoti“ taip pat tapo svarbia pramonės ir akademinės bendruomenės tema. Ar „Light“, kuri yra natūraliai greita, gali baigti intelektualaus pasaulio „infrastruktūros“ atnaujinimą dirbtinio intelekto eroje neįtikėtinu greičiu?
Fotonai perima iš elektronų
Palyginti su tradiciškesniais elektroniniais lustais, fotoniniai lustai yra naujos rūšies lustai, kuriuose apskaičiuoti naudojamos fotonų savybės.
Iš esmės lustai priklauso nuo puslaidininkių medžiagų fizinių savybių, kad manipuliuotų mikroskopines daleles, kurios turi informaciją, tačiau skirtingų tipų lustai naudoja skirtingus dalelių nešiklius. „Fotoniniai lustai naudoja fotonus generuoti, apdoroti, perduoti ir rodyti informaciją“, - teigė Lei Mi, „China Innovation Star“ įkūrėjas.
Palyginti su elektronais, fotonų pranašumai yra akivaizdūs: jie turi labai greitą reagavimo laiką informacijos perdavimui, 3-4 didesnės informacijos dydžio įsakymams nei elektronai, stiprios laikymo, skaičiavimo ir netgi lygiagrečios sujungimo galimybės ir ypač mažos energijos suvartojimas ... yra savaime suprantamas dalykas, kokį potencialą reiškia šie pranašumai informacijos pramonei.
Dabar, atsiradus dirbtinio intelekto amžiui, skaičiavimo galios paklausa auga. Tačiau elektroninių lustų plėtra pasiekė fizinių ir ekonominių išlaidų ribą, o „Moore'o įstatymo nesėkmė“ yra nuolat girdimas.
Elektroniniai drožlės yra pagrįstos siliciu, kai silicio atomai yra maždaug 0. 22 nanometrai. Kai procesas sumažėja iki žemiau 7 nanometrų, elektroniniai lustai yra labai jautrūs elektriniams bangoms ir elektronų skilimo problemoms, todėl sunku puikiai valdyti elektronus. Didelių modelių, atsirandančių 2023 m., Bangoje tapo akivaizdūs tradicinių elektroninių lustų trūkumai.
Fotonikos lustai skelbia naują aušrą. Jie ne tik žada išspręsti neįveikiamus energijos suvartojimo ir prieigos prie atminties iššūkius elektroniniuose lustuose, bet ir sukelia daugybę novatoriškų taikymo scenarijų. Atsižvelgiant į tai, optiniai keliai pakeičia elektros grandines, o lazerio šaltiniai užima maitinimo šaltinius ... Pašalindami fotoelektrinės konversijos poreikį, galima apeiti esamas fizines ribas ir suskaidyti per skaičiavimo lustų kliūtį. Šiuo metu konkurencija šioje srityje jau prasidėjo tarp geriausių tyrimų institucijų tiek vidaus, tiek tarptautiniu mastu.
Šių metų balandį Tsinghua universiteto tyrimų komanda pradėjo paskirstytą pločio intelektualios optinės skaičiavimo architektūrą pasaulyje. Jie suprojektavo fotoninę lustą -- "Taiji", siekiant pažangių AI užduočių, kurios energijos efektyvumo efektyvumas nuo 2 iki 3 dydžio yra didesnis nei esamų intelektualiųjų lustų, ir gali suteikti skaičiavimo galios palaikymą užduotims, tokioms kaip intelektualioji didelių scenų ir mokymo bei didelių modelių samprotavimų analizė.
Gegužę Kinijos mokslų akademijos mikrosistemos ir informacinių technologijų instituto tyrimų komanda sukūrė ličio tantalato hetero integruotą vaflį, kuris taip pat buvo naudojamas pirmą kartą gaminti aukštos kokybės ir masiškai pagamintus fotoninius lustus.
Ar fotono lustas tikrai nėra toli?
Kaip sutramdyti šviesą?
Be to, kad laukiu ateities, pagalvokime daugiau apie tai, kaip veikia fotonikos lustai?
Elektroninę lustą sudaro elektroninis tranzistorius ir laidus vario viela. Fotoninis lustas yra sudarytas iš fotoninio tranzistoriaus ir bangolaidžio, atliekančio šviesą. Wanguide yra šviesos sklidimo terpė, pavyzdžiui, pažįstamas optinis pluoštas.
Remiantis jų funkcijomis, fotoninius lustus galima suskirstyti į dvi kategorijas: lazerinius lustus ir detektoriaus lustus. Lazerio traškučiai turi naudoti įpurškiamos srovės elektros energiją puslaidininkių medžiagomis, kad būtų galima paversti elektros energiją ir šviesą. Detektorių lustai identifikuoja optinius signalus per fotoelektrinį efektą ir paverčia juos elektriniais signalais.
Kaip valdyti šviesos išvestį? Idealiu atveju tai būtų visiškai optinis tranzistorius, valdomas ir valdomas šviesos. Tačiau technologija dar nėra subrendusi; Gryni fotoniniai traškučiai vis dar yra konceptualioje stadijoje, o pagrindiniai fotoninių traškučių komponentai vis dar yra elektro-optiniai hibridiniai įrenginiai, naudojantys šviesą vairavimui ir elektros energijai valdyti. Remdamasis optoelektronine moduliacija, Tsinghua universitetas šių metų rugpjūtį pradėjo „Taiji II“ lustą, pasiekdamas internetinį optinių neuroninių tinklų mokymą ir nereikia GPU.
Integruojant elektrooptinius hibridinius įtaisus, visas moduliacijos, perdavimo ir demoduliacijos tarp optinių signalų ir elektrinių signalų procesas yra integruotas į vieną substratą. Tai yra greitųjų duomenų apdorojimo lustuose pagrindas. Dėl šviesų bangų bangos dydžio pranašumo fotoniniai drožlės gali būti pagamintos naudojant subrendusius procesus, kurių bangos ilgis yra mažesnis kaip šimtas nanometrų, ir tai suteikia galimybę visapusiškai gaminti šiuos žetonus.
Kur bus naudojami fotonų traškučiai?
Kaip jau sakiau, fotoniniai traškučiai gali pralaužti elektroninių traškučių skaičiavimo galios kliūtį. Be to, kokias kitas sritis galima naudoti?
Gerai žinoma, kad šviesos greitis yra greičiausiai žinomas Visatoje. Pasinaudojant greitaeigio šviesos transmisijos charakteristikomis, pirmas dalykas, kuris ateina į galvą naudojant fotoninius drožles, yra ypač didelio greičio duomenų perdavimas. „Fiber Optic Network + Photonic Chip“ reiškia naują greitojo ryšio erą. Be to, fotoninių drožlių atsparumas trukdžiams taip pat suteikia galimybę fotoniniam radarui tapti realybe.
Taip pat perspektyvu naudoti fotoninių lustų taikymą kitose srityse. Pavyzdžiui, biomedicinos metu fotoniniai lustai gali būti naudojami optiniam vaizdavimui ir spektroskopinei analizei, leidžiančiai greitai aptikti ir analizuoti ląsteles, audinius ir vaistus. Aplinkos stebėjimo metu fotoniniai lustai gali būti taikomi dujų jutikliams ir taršos stebėjimui, todėl aplinkos kokybės stebėjimas realiuoju laiku ir įvertinimas yra efektyvesnis.
Optinio skaičiavimo lustai pradeda judėti iš laboratorijos, ir mokslininkai tikisi, kad po daugybės inžinerinių pastangų komerciniai fotoniniai lustai gali būti kuo greičiau gaminami stabiliai. Tai reiškia, kad fotoninių lustų išlaidas pramonė gali plačiai priimti.
