Оптический компьютер

Еще в шестидесятые годы была начата разработка основных принципов построения оптических и оптико-электронных компьютеров. Оптический компьютер - это устройство обработки информации с использованием света. Обсуждая отличительные особенности света как электромагнитной волны, нужно отметить, что частота световой волны на порядок выше частоты электрических сигналов и волн, используемых в современной компьютерной технике.

Так, если электрическая волна, используемая, например, в радиотехнике, совершает приблизительно 100 тыс. колебаний в секунду, то световая волна имеет частоту, которая в 10-100 миллионов раз превосходит это значение. Потому с ее помощью фиксированный интервал времени можно передавать большее число сигналов, а значит и информации. Кроме того, поскольку длина световой волны ничтожно мала, то имеется возможность обработки информации с необычайно высокой скоростью.

В последнее время наблюдается большой ажиотаж вокруг оптических компьютеров: считают, что оптические компьютеры сейчас находятся на одном уровне развития с нейрокомпьютерами и квантовыми компьютерами.

Однако в кругах специалистов существует мнение, что оптический компьютер в "чистом" виде еще не разработан. На данный момент существует лишь электронно-оптический компьютер. Действительно, в компьютерах фон Неймановской архитектуры широко используются оптические явления.

Случаев использования света в устройствах вывода информации из компьютера огромное множество - это дисплей, лазерный принтер и т. д. Пользователем их является человек, который зрительно воспринимает эту информацию - опять-таки с помощью света.

Техника записи информации с помощью света (другими словами, создание оптической памяти) в последние годы привлекала самое пристальное внимание. Большой интерес вызывает разработка голографической памяти.

Самой распространенной разработкой в этой сфере являются оптические диски. Принцип считывания информации с оптического диска заключается в облучении поверхности диска лазерным лучом и снятии информации при помощи отраженного от поверхности диска света. В будущем, по всей видимости, оптическая память вытеснит магнитную, используемую в классических компьютерах.

Возможно обсуждение только реально работающих коммерческих оптических вычислительных устройств, имеет смысл остановиться на их достоинствах:

• передача информации со скоростью света;

• независимое распространение в свободном пространстве световых пучков, которые могут без помех пересекаться или перекрываться, что позволяет иметь до 1000 входных и выходных сигналов.

• естественная полная параллельность вычислений;

• адекватность схем обработки самому виду существования входного и выходного массива информации - двумерного изображения;

• крайне низкое энергопотребление (менее кТ на одну связь) против 108 kT для электронных компьютеров, где k - постоянная Больцмана, а Т - абсолютная температура;

• адекватность использованию интегральной (планарной) технологии, подобной технологии изготовления электронных микросхем (в том числе, СБИС);

• дополнительные возможности когерентной обработки (использование фазовых соотношений в голографических процессорах);

• нечувствительность к электромагнитным помехам;

• высокая мощность интегральных преобразований, выполняемых оптическими спецпроцессорами, и полная возможность оптической реализации как булевой алгебры, так и искусственных нейронов (порогового базового элемента).