Cамообучающися фотонный компьютер

21.01.2013

Группа физиков под руководством Даниела Бруннера (Daniel Brunner) из университета Балеарских островов в Пальме-де-Майорка (Испания) сделала большой шаг на пути к созданию фотонного компьютера, создав рабочий прототип такого вычислительного устройства. Фотонный компьютер Бруннера и его коллег устроен по принципу так называемых вычислительных резервуаров. Подобные компьютеры похожи по своему устройству на искусственные или природные нейронные сети, и состоит из единичных узлов-синапсов. Каждая такая "нервная клетка" соединена с соседними узлами случайным образом и способна запоминать свои предыдущие состояния.

В отличие от обычных нейронных сетей, "вычислительный резервуар" может решать различные задачи и его можно легко перепрограммировать, не нарушая физическую структуру системы. Манипулируя свойствами синапсов, данную машину можно приспособить для решения сложных вычислительных задач, в том числе распознавания речи или изображений. Прототип Бруннера и его коллег устроен достаточно своеобразно - в качестве узлов нейросети выступают порции света, которые испускает один и тот же лазерный диод через строго отмеренные промежутки времени. Эти порции света двигаются по "кольцу", внутрь которого встроен источник входных данных - другой лазер, добавляющий новую информацию в цикл при помощи специального модулятора.

Для определения итогового результата работы компьютера другие приборы измеряют интенсивность излучения в каждой порции света, преобразуя его в цифровой вид. По словам ученых, при особой настройке лазеров и других компонентов один и тот же фотонный компьютер может одновременно исполнять несколько вычислений, что позволяет легко увеличивать его производительность и универсальность.

Ученые проверили свое изобретение в деле, "научив" компьютер преобразовать речь человека в цифры и вычислять некоторые сложные статистические функции. По словам физиков, их изобретение неплохо проявило себя - компьютер некорректно распознал лишь 0,01% произнесенных вслух цифр. Кроме того, устройство обладает очень высокой производительностью - за одну секунду оно "угадывает" 300 тысяч слов, что является рекордом для всех существующих на сегодня вычислительных устройств.

При расчете статистики прибор подтвердил свои качества - фотонный компьютер производил свыше 13 миллионов статистических операций в секунду, а скорость обмена данными превысила 1,1 гигабайта в секунду. Кроме того, данная модель фотонного компьютера имеет еще одно преимущество по сравнению с обычными компьютерами - низкое энергопотребление. Как отмечают Бруннер и его коллеги, их прототип расходует на распознавание одного слова в 200 раз меньше энергии.

Не следует ожидать, что подобные световые вычислители полностью заменят современную кремниевую электронику. Так, их сфера применения крайне ограничена, а информация в них представлена в крайне неудобном для использования виде. Тем не менее, подобные приборы смогут потеснить классические компьютеры во многих специализированных областях науки и техники, где требуется высокая скорость и параллельность вычислений.

<< Назад: Электронные ошейники для дрессировки собак 22.01.2013

>> Вперед: МКС станет заправочной станцией спутников 21.01.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива NXP показала сверхкомпактный высокоточный MEMS-синтезатор частоты 15.01.2012 Компания NXP Semiconductors представила на выставке CES 2012 сверхкомпактный высокоточный MEMS-синтезатор частоты, который, по мнению производителя, станет отличной альтернативой кварцевым генераторам тактовой частоты. Вместо кварцевого резонатора в нем используется кремниевый кристалл, что делает новинку в 20 (и даже более) раз компактнее наиболее миниатюрных на сегодняшний день резонаторов. Кристаллу MEMS, в отличие от кварцевого, для герметизации не требуются специальные керамические или металлические корпуса. Его можно разместить вместе с другими ИС в недорогом стандартном пластиковом корпусе. Синтезатор частоты, не содержащий кварцевого резонатора - это лишь один из примеров целого ряда передовых технологий высокопроизводительных смешанных цифро-аналоговых компонентов, которые NXP демонстрирует на выставке CES 2012. Резонаторная MEMS-технология, созданная компанией NXP, обеспечивает более высокую стабильность частоты, более низкий джиттер (фазовое дрожание) и гораздо меньший температурный дрейф синхронизирующих устройств по сравнению с другими генераторами, изготавливаемыми по технологии CMOS. Изготовленный компанией промышленный прототип представляет собой высокостабильный источник эталонной частоты, который идеально подходит для коммуникационного оборудования с интерфейсами Gigabit Ethernet, USB, PCI Express и SATA, а также для синхронизации CPU и памяти, а также для схем управления в устройствах потребительской электроники.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025