ინოვაცია, ჩიპი, რომელიც ეხება სინათლეს, ჩამოდის

ოპტიკურ უკაბელოს შეიძლება აღარ ჰქონდეს დაბრკოლებები.

სწავლა მილანის პოლიტექნიკის მიერ პიზაში სანტა ანას უმაღლესი სწავლების სკოლასთან და გლაზგოსა და სტენფორდის უნივერსიტეტთან ერთად, გამოქვეყნებული Nature Photonics-ში.

მილანის პოლიტექნიკის მიერ ჩატარებულმა კვლევამ, რომელიც ჩატარდა პიზას სანტანას უმაღლესი სწავლების სკოლასთან, გლაზგოს უნივერსიტეტთან და სტენფორდის უნივერსიტეტთან ერთად - გამოქვეყნებული პრესტიჟული ჟურნალის Nature Photonics-ის მიერ - შესაძლებელი გახდა რამდენიმე ფოტონიკური ჩიპები რომელიც მათემატიკურად ითვლის სინათლის ოპტიმალურ ფორმას, რათა უკეთ გაიაროს ნებისმიერ გარემოში, თუნდაც უცნობი ან დროთა განმავლობაში ცვალებადი.

მკვლევარები აღნიშნავენ, რომ პრობლემა კარგად არის ცნობილი: სინათლე მგრძნობიარეა ნებისმიერი სახის დაბრკოლების მიმართ, თუნდაც ძალიან მცირე. მოდით ვიფიქროთ, ამბობენ ისინი, მაგალითად, იმაზე, თუ როგორ ვხედავთ ობიექტებს ყინვაგამძლე შუშის მეშვეობით ან უბრალოდ ნისლიანი სათვალეების ტარებით.

მეცნიერები განაგრძობენ, რომ ეფექტი სრულიად მსგავსია სინათლის სხივზე, რომელიც ატარებს მონაცემთა ნაკადს ოპტიკურ უკაბელო სისტემებში: ინფორმაცია, თუმცა ჯერ კიდევ არსებობს, სრულიად დამახინჯებულია და ძალიან რთულია აღდგენა. ამ კვლევაში შემუშავებული მოწყობილობები არის პატარა სილიკონის ჩიპები, რომლებიც მუშაობენ როგორც ინტელექტუალური გადამცემები: წყვილებში თანამშრომლობით მათ შეუძლიათ ავტომატურად და ავტონომიურად „გამოთვალონ“ რა ფორმა უნდა ჰქონდეს სინათლის სხივს, რომ გადაკვეთოს ზოგადი გარემო მაქსიმალური ეფექტურობით. არა მხოლოდ ეს, ამავე დროს მათ შეუძლიათ აგრეთვე წარმოქმნან მრავალი გადახურული სხივი, თითოეული თავისი ფორმის მქონე და მიმართონ მათ ერთმანეთთან ჩარევის გარეშე; ამ გზით შესაძლებელია მნიშვნელოვნად გაიზარდოს გადაცემის სიმძლავრე, ისევე, როგორც ამას ახალი თაობის უკაბელო სისტემები მოითხოვს.

„ჩვენი ჩიპები არის მათემატიკური პროცესორები, რომლებიც უმკლავდებიან სინათლეს ძალიან სწრაფად და ეფექტურად, თითქმის ენერგიის მოხმარების გარეშე. ოპტიკური სხივები წარმოიქმნება მარტივი ალგებრული ოპერაციების, ძირითადად მიმატებისა და გამრავლების გზით, რომლებიც ხდება უშუალოდ სინათლის სიგნალებზე და გადაცემულია მიკროანტენებით, რომლებიც ინტეგრირებულია უშუალოდ ჩიპებზე. ამ ტექნოლოგიის უპირატესობები ბევრია: დამუშავების უკიდურესი სიმარტივე, მაღალი ენერგოეფექტურობა და უზარმაზარი გამტარობა, რომელიც აღემატება 5000 გჰც-ს“. ამბობს ფრანჩესკო მორიჩეტი, მილანის პოლიტექნიკის ფოტონიკური მოწყობილობების ლაბორატორიის ხელმძღვანელი.

„დღეს ყველა ინფორმაცია ციფრულია, მაგრამ რეალურად სურათები, ხმები და ყველა მონაცემი არსებითად ანალოგიურია. დიგიტალიზაცია საშუალებას იძლევა ძალიან რთული დამუშავება, მაგრამ მონაცემთა მოცულობის ზრდასთან ერთად, ეს ოპერაციები სულ უფრო რთულდება ენერგიისა და გამოთვლითი თვალსაზრისით. დღეს ჩვენ დიდი ინტერესით ვუყურებთ ანალოგურ ტექნოლოგიებზე დაბრუნებას, გამოყოფილი სქემების (ანალოგური კოპროცესორების) მეშვეობით, რაც საშუალებას მისცემს მომავლის 5G და 6G უკაბელო ურთიერთკავშირის სისტემებს. ჩვენი ჩიპები ზუსტად ასე მუშაობს“ - ხაზს უსვამს ანდრეა მელონი, Polifab-ის დირექტორი, მილანის პოლიტექნიკის მიკრო და ნანოტექნოლოგიური ცენტრი.

მარკ სორელი, Scuola Superiore Sant'Anna-ს TeCIP ინსტიტუტის (ტელეკომუნიკაციების, კომპიუტერული ინჟინერიისა და ფოტონიკის ინსტიტუტის) ელექტრონიკის პროფესორი, ბოლოს დასძენს, რომ „ოპტიკური პროცესორებით განხორციელებული ანალოგური გაანგარიშება გადამწყვეტია მრავალ აპლიკაციის სცენარში, რომელიც მოიცავს მათემატიკურ ამაჩქარებლებს. ნეირომორფული სისტემები, მაღალი ხარისხის გამოთვლა (HPC) ე ხელოვნური ინტელექტიკვანტური კომპიუტერები და კრიპტოგრაფია, მოწინავე ლოკალიზაცია, პოზიციონირება და სენსორული სისტემები და ზოგადად ყველა სისტემა, რომლებშიც საჭიროა დიდი რაოდენობით მონაცემთა დამუშავება ძალიან მაღალი სიჩქარით“.

BlogInnovazione.it