ریزتراشه‌هایی که از نور بجای الکترون استفاده می‌کنند!
مجله علمی ایلیاد - پژوهشگران آزمایشگاه "هیولت پکارد" یکی از پیچیده‌ترین تراشه‌های اُپتیکی را ساخته‌اند، که می‌تواند برای انجام وظایف بهینه‌سازی مختلف مورد استفاده قرار گیرد. این دستگاه شامل ۱۰۵۲ قطعه اپتیکی است، که همه با هم کار می‌کنند تا محاسبات مالی را باکیفیت‌تر از سخت‌افزارهای معمول انجام دهند.
مشکلات محاسباتی:
وقتی موضوع توسعه ریزتراشه‌های کوچک برای سازگاریشان با ابزارهایی همچون گوشی‌های هوشمند، ابزارهای پوشیدنی و دیگر ابزار همراه مطرح شود، متخصصان اظهار می‌کنند که ما به حدی که قانون مور برای پیشرفت تعیین کرده است، نزدیک شده‌ایم. پژوهشگران در آزمایشگاه هیولت پکارد، راه‌های بهتری را برای بهینه‌سازی محاسبات ایجاد کرده‌اند، که اساس آن استفاده از نور به جای الکترون است.
تحقیقات با تمرکز بروی پیشرفت تراشه‌های اُپتیکی، کار جدیدی نیست. به هر حال چیزی که این تیم ساخته‌اند، ظاهراً یکی از پیچیده‌ترین تراشه‌های اپتیکی است و می‌تواند بهینه‌سازی محاسبات را با کیفیت بیشتری نسبت به سخت‌افزارهای موجود انجام دهد. دیو کیلپینسکی یکی از اعضای این تیم می‌گوید: ما باور داریم این تراشه با فاصله‌ای چشمگیر نسبت به دیگر ابزار ساخته شده و بزرگترین و پیچیده‌ترین در نوع خود است. مقاله‌ای از این تحقیق در مجله‌ی IEEE Spectrum منتشر شده است.
این دستگاه جدید محاسبه‌گر ۱۰۵۲ قطعه‌ای، از طریق برنامه‌ی Mesodynamic Architectures که متعلق به آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته وزارت دفاع ایالات متحده است، توسعه داده شده است. این تراشه که مبتنی بر نور است، بر اساس ماشین محاسبه‌گر آیزینگ کار می‌کند. در بیانی ساده‌تر، یک ماشین آیزینگ برای حل مسائلی از طریق پیدا کردن بهترین راه حل که شامل تعداد زیادی از انتخاب‌های محاسباتی هستند، استفاده می‌شود. ماشین‌های آیزینگ مسائلی مثل نوسانات دما را به صورت کد شده در می‌آورند. جواب‌هایی که تعیین می‌شوند از طریق پاسخی که چرخش الکترون‌ها به تغییر گرما می‌دهند و حالتی که در طول زمان به خود می‌گیرند، محاسبه می‌شوند.
با دستگاه توسعه داده شده‌ی آزمایشگاه هیولت پکارد، تراشه‌ها از باریکه‌های نور به جای الکترون استفاده می‌کنند. اساساً، این باریکه‌های نوری، قطبیده می‌شوند تا هر دو حالت چرخش الکترون را تقلید کنند. نور با گرم کننده‌های کوچکی اطراف تراشه حرکت می‌کند تا مسئله را به صورت کد در بیاورد و تنها زمانی که نور به یک حالت پایدار برسد و نتیجه‌ای در پی داشته باشد، متوقف می‌شود.
بهینه سازیِ بهینه‌شده:
طبق گفته‌ی دیو کیلپینسکی یکی از اهداف اصلی این پروژه، جابجا کردن حد و مرزهای طراحی فوتونیک است. او گفت: «یکی از چیزهایی که ما به آن می‌بالیم، طراحی ابزارها با کمک کامپیوترهای ما است.»
این دستگاه اپتیکی توانایی انجام فرآیند بهینه‌سازی با سرعتی بیشتر از رقبایش را دارا است. برای مثال؛ این دستگاه می‌تواند مسئله‌ی کلاسیک فروشنده‌ی دوره‌گرد، که یک مسئله‌ی محاسباتی برای پیدا کردن بهترین مسیر بین تعدادی از نقاط است، را به راحتی، بهتر و سریع‌تر از تراشه‌های موجود و حتی بهتر از تراشه‌های اپتیکی دیگر حل کند. در مجموع، سود اصلی چنین فناوری بهینه‌سازی بهینه‌شده، سرعت بالاتر فرآیند اطلاعات و محاسبه روی اعدادی با مقیاس بسیار بزرگ است. مهم‌تر از آن، تراشه‌های مبتنی بر نور انرژی کمتری را مصرف می‌کنند.
نوشته: دام گالئون
ترجمه: مجله علمی ایلیاد