|
Военные ищут ПК, не подчиняющиеся законам физики
|
|
|
|
Это непростая задача. DARPA выделяет около 35 миллионов долларов на общее финансирование в надежде, что это побудит исследователей обойти фундаментальные физические ограничения и создать гораздо более масштабные фотонные схемы, которые будут выполнять большую часть вычислений с помощью света, а не электроники.
|
|
|
|
Недавний запрос исследовательского подразделения Министерства обороны - архитектуры фотонных интегральных схем для масштабируемых системных задач (PICASSO) - направлен на расширение масштабов фотоники за пределы сегодняшних узких демонстраций. Ссылаясь на необходимость создания более мощных фотонных систем, в том числе тех, которые имеют отношение к задачам искусственного интеллекта, DARPA призывает исследователей представить предложения, показывающие, как проектирование на уровне схем может преодолеть фундаментальные ограничения, которые сдерживают современные подходы к фотонным вычислениям, используя современные фотонные компоненты, а не ожидая изобретения новых.
|
|
|
|
Для тех, кто не знаком с фотонными вычислениями, это использование света вместо электронов для обработки и передачи данных. Если это звучит неправдоподобно, то, как отмечает DARPA, это не так - сегодня уже существуют фотонные схемы, хотя и в ограниченной форме.
|
|
|
|
Использование света для обработки сигналов данных имеет преимущества, которые идеально подходят для тяжелых рабочих нагрузок, таких как искусственный интеллект, благодаря большей пропускной способности, меньшей задержке и повышению энергоэффективности. К сожалению, как отмечает DARPA, "системы, включающие фотонные схемы, с трудом демонстрируют значительные преимущества в производительности на системном уровне по сравнению с электронными системами".
|
|
|
|
|
|
|
Современное поколение фотонных схем ограничено по глубине, что ограничивает их возможности выполнять гораздо больше, чем простые линейные математические операции. Отдельные фотонные схемы, включенные в более крупные системы, также должны преобразовывать оптические сигналы в электронные, чтобы передавать их другим компонентам, что, по сути, устраняет преимущество наносекундной задержки из-за миллисекундной задержки электронных схем, которая, как отмечает DARPA, приводит к снижению производительности.
|
|
|
|
Итак, что же, по мнению DARPA, сдерживает развитие фотонных схем, кроме того, что отрасль сосредоточена на исследованиях на уровне компонентов? Ну, конечно, только физика.
|
|
|
|
"Основное ограничение для дальнейшего увеличения размера и функциональности схемы коренится в фундаментальных свойствах передачи сигналов с помощью света", - отметили в DARPA. Это простое решение, при условии, что исследователи смогут решить две фундаментальные технические проблемы, на которые указывает исследовательская организация.
|
|
|
|
Во-первых, это ухудшение качества сигнала. В отличие от металл-оксид-полупроводниковых схем, которые восстанавливают сигналы и отфильтровывают шум, фотонные схемы имеют фундаментальную проблему оптического ослабления и шума, который невозможно устранить, поскольку любая попытка усилить оптические сигналы также усиливает шум.
|
|
|
|
Во-вторых, существует проблема интерференции паразитных волн, которая приводит к рассеянию, сопряжению, утечке мод, обратным отражениям и нежелательному резонансу. "Для многих компонентов контроль этих ошибок становится непредсказуемым, особенно в сочетании с изменчивостью производства, температурной и экологической нестабильностью", - пояснили в DARPA.
|
|
|
|
Преодоление этих ограничений, как упоминалось выше, традиционно приводило к сопряжению фотонных схем с электронными, а DARPA этого не хочет.
|
|
|
|
"Интенсивное использование электроники препятствует увеличению задержки, эффективности и пропускной способности на системном уровне, которые изначально предлагает photonics", - говорится в сообщении агентства.
|
|
|
|
Вот тут-то и вступает в игру PICASSO: то, чего DARPA хочет от своих избранных участников, подобно устранению ограничений, налагаемых физикой света, очень просто: просто создавайте более совершенные схемы, чтобы эти две технические проблемы больше не были проблемой.
|
|
|
|
"Черпая вдохновение в современной электронике, в которой продуманный дизайн схем преодолевает ограничения отдельных транзисторов, программа будет способствовать разработке инновационных стратегий на уровне схем для достижения беспрецедентной производительности и стабильности системы", - заявили в DARPA. "PICASSO решает эти задачи, применяя новую парадигму: создавая фотонные схемы завтрашнего дня с использованием современных компонентов".
|
|
|
|
DARPA также занимается не только поиском идей. К моменту завершения первого этапа PICASSO, через 18 месяцев после его начала в июле, DARPA хочет получить "демонстрацию предсказуемой производительности фотонных схем", а к концу второго этапа (еще 18 месяцев), как ожидается, будет продемонстрирована "общая функциональность схем".
|
|
|
|
Также предполагается, что все это будет сделано в рамках общего бюджета программы в размере около 35 миллионов долларов, распределенного по нескольким премиям. Заявки принимаются до 6 марта - удачи.
|
|
|
|
Источник
|
