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用光学加速计算

admin| 2020-1-6 14:04

金属氧化物半导体场效应晶体管是大多数集成电路的基础,但受摩尔定律(moore's law)的限制,摩尔定律指出,一个电子电路上的微处理器芯片数量将每两年翻一番。不过,基于微处理器芯片的尺寸与电子的量子力学性质的 ...
  

金属氧化物半导体场效应晶体管是大多数集成电路的基础,但受摩尔定律(moore's law)的限制,摩尔定律指出,一个电子电路上的微处理器芯片数量将每两年翻一番。不过,基于微处理器芯片的尺寸与电子的量子力学性质的关系,这一点有一个内在的限制。

利用多个处理器同时进行计算的并行处理,可以部分地克服摩尔定律问题。然而,这种方法并不适用于每个应用程序。

APL Photonics杂志上的一篇论文中,研究人员研究了在集成电路中使用光进行数据传输的另一种技术,因为光子不受摩尔定律的约束。光子集成电路(PICs)取代了集成电子电路,得到了许多新的发展。PAXEL加速器采用这种方法,使用功率效率高的纳米光子学,这是非常小的光子集成电路。

纳米光子学,如用于PAXEL 的光子学,以光速工作,可以以模拟的方式进行计算,数据映射到光强度级别上。然后通过改变光强度来执行乘法或加法。研究人员考虑了不同的PAXEL体系结构的多种用途,包括人工神经网络、储层计算、通道门逻辑、决策和压缩感知。

PAXEL的一个特别有趣的应用是在所谓的雾计算中。这类似于云计算,但使用的计算资源(服务器)靠近发生原始事件的“地面”。附着在平板电脑或其他手持设备上的紧凑型paxel可以检测信号,并通过5g无线链路将信息传输到附近的雾计算资源进行数据分析。

这项新技术的应用范围很广,包括医学和兽医护理点检测、诊断、药物和食品检测以及生物防御。随着越来越多的家庭和商业设备通过网络连接起来,需要更好的计算能力,包括更高能效的数据传输。像paxel这样的进展有望帮助满足这些需求。

 来源:https://phys.org/news/2019-09-using-light-to-speed-up.html

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