Libérer l. a. puissance de l’informatique optique en utilisant l. a. « vie » artificielle

Los angeles quête sans fin d’ordinateurs plus rapides et plus petits, capables de faire plus, a conduit les fabricants à concevoir des transistors de plus en plus petits qui sont désormais intégrés dans des puces informatiques par dizaines de milliards.

Jusqu’à présent, cette tactique a fonctionné. Les ordinateurs n’ont jamais été aussi puissants qu’aujourd’hui. Mais il y a des limites : les transistors au silicium conventionnels ne peuvent devenir que très petits en raison des difficultés de fabrication de dispositifs qui, dans certains cas, n’ont que quelques dizaines d’atomes de massive. En réponse, les chercheurs ont commencé à développer des applied sciences informatiques, telles que les ordinateurs quantiques, qui ne reposent pas sur des transistors en silicium.

Une autre voie de recherche est l’informatique optique, qui utilise l. a. lumière au lieu de l’électricité, de l. a. même manière que les câbles à fibres optiques remplacent les fils de cuivre dans les réseaux informatiques. Une nouvelle recherche menée par Ali Reza Marandi, professeur adjoint de génie électrique et de body appliquée au California Institute of Era, utilise des dispositifs optiques pour réaliser des automates cellulaires, un sort de modèle informatique constitué d’un « monde » (une région de grille) contenant des « cellules ». » (chaque carré du réseau peut vivre, mourir, se reproduire et évoluer en organismes multicellulaires avec leurs propres comportements uniques. Ces machines ont été utilisées pour effectuer des tâches informatiques et, selon Marandi, sont parfaitement adaptées aux applied sciences optiques.

L’article décrivant le travail, intitulé « Automatisation cellulaire optique pour simuler des phénomènes complexes », paraît dans le numéro du 30 mai de l. a. revue Lumière : science et packages.

“Si vous comparez l. a. fibre optique à un câble en cuivre, vous pouvez transmettre des informations beaucoup plus rapidement avec l. a. fibre optique”, explique Marandi. “Los angeles grande query est de savoir si nous pouvons exploiter l. a. capacité informationnelle de l. a. lumière pour l’informatique plutôt que pour l. a. easy communique ? Pour répondre à cette query, nous sommes particulièrement intéressés par l. a. réflexion sur les architectures de dispositifs informatiques non traditionnelles, mieux adaptées à l. a. photonique qu’à l’électronique numérique.”

Cellule indépendante

Pour bien comprendre les appareils conçus par Marandi Staff, il est necessary de comprendre ce que sont les machines cellulaires et remark elles fonctionnent. Techniquement, ce sont des modèles mathématiques, mais ce terme n’aide pas l. a. plupart des gens à les comprendre. Il est plus utile de les considérer comme des cellules de simulation qui suivent un ensemble de règles très basiques (chaque sort de gadget a son propre ensemble de règles). De ces règles simples, des comportements incroyablement complexes peuvent émerger. L’un des automates cellulaires les plus célèbres, appelé « Jeu de l. a. vie » ou « Jeu de l. a. vie de Conway », a été développé par le mathématicien anglais John Conway en 1970. Il ne comporte que quatre règles qui s’appliquent à une grille de « cellules » qui peuvent être en vie. Ou mort. Ces règles sont :

1. Toute cellule vivante ayant moins de deux voisins vivants meurt, comme par manque de inhabitants.
2. Toute cellule vivante avec plus de trois voisins vivants meurt, comme par surpopulation.
3. Toute cellule vivante avec deux ou trois voisins vivants survit pour l. a. génération suivante.
4. Toute cellule morte qui a exactement trois voisines vivantes reviendra à l. a. vie, comme par replica.

Les machines cellulaires fondamentales ou « primaires » comme The Recreation of Existence séduisent les chercheurs travaillant dans le domaine des mathématiques et de l. a. théorie informatique, mais elles peuvent également avoir des packages pratiques. Certaines machines cellulaires élémentaires peuvent être utilisées pour l. a. génération de nombres aléatoires, l. a. simulation body et l. a. cryptographie. D’autres sont aussi puissants en termes de calcul que les architectures informatiques traditionnelles – du moins en principe. Dans un sens, ces mécanismes cellulaires axés sur les tâches ressemblent à une colonie de fourmis où des movements simples de fourmis individuelles se combinent pour effectuer des movements collectives plus vastes, comme creuser des tunnels ou collecter de l. a. nourriture et l. a. rapporter au nid. Des machines cellulaires plus « avancées », qui ont des règles plus complexes (bien que toujours dépendantes des cellules voisines), peuvent être utilisées pour des tâches informatiques pratiques telles que l’id d’objets dans une symbol.

L’ordinateur qui gère le jeu de l. a. vie applique de manière répétée ces règles au monde dans lequel les cellules vivent à intervalles réguliers, chaque période étant considérée comme une génération. En quelques générations, ces règles simples conduisent les cellules à s’organiser en formes complexes aux noms évocateurs comme ache, ruche, grenouille et vaisseau spatial lourd.

“Bien que nous soyons fascinés par le sort de comportements complexes que nous pouvons simuler à l’aide de dispositifs photoniques relativement simples”, explique Marandi, “nous sommes vraiment enthousiasmés par le potentiel d’une automatisation plus avancée des cellules photoniques pour des packages informatiques pratiques.”

Idéal pour l’informatique optique

Les machines cellulaires sont bien adaptées à l’informatique optique pour plusieurs raisons, explique Marandi. Étant donné que le traitement de l’knowledge s’effectue à un niveau très native (rappelez-vous que les cellules des automates cellulaires n’interagissent qu’avec leurs voisins immédiats), il élimine le besoin d’une grande partie du matériel qui rend le calcul optique difficile : portes, commutateurs et divers dispositifs autrement nécessaires. pour transmettre et stocker des informations basées sur des données. Los angeles nature à massive bande passante de l’informatique optique signifie que l’automatisation cellulaire peut fonctionner incroyablement rapidement. Dans l’informatique traditionnelle, les automates cellulaires peuvent être conçus en langage informatique, qui repose sur une autre couche de langage « gadget » située en dessous de cette couche, elle-même située au-dessus des zéros binaires et des chiffres qui constituent les informations numériques.

En revanche, dans le dispositif informatique optique de Marandi, les cellules de l’automate cellulaire ne sont que des impulsions lumineuses ultracourtes, ce qui peut lui permettre de fonctionner jusqu’à trois ordres de grandeur plus rapidement que les ordinateurs numériques les plus rapides. Comme ces impulsions lumineuses interagissent les unes avec les autres dans un réseau d’appareils, elles peuvent traiter les informations à l. a. volée sans être ralenties par toutes les couches derrière l’informatique traditionnelle. Essentiellement, les ordinateurs traditionnels exécutent des simulations numériques d’automatisation cellulaire, mais l’appareil de Marandi exécute une véritable automatisation cellulaire.

“Los angeles nature ultra-rapide des processus optiques et le potentiel d’automatisation cellulaire photonique sur puce pourraient conduire à l. a. prochaine génération d’ordinateurs capables d’effectuer des tâches importantes beaucoup plus efficacement que les ordinateurs électroniques numériques”, explique Marandi.