Fandrosoana supercomputing: mampiasa tambajotra optika neuromorphic

Tao anatin'ny folo taona farany, ny fironana fanta-daza sy marina, ny Lalàna Moore, nambaran'i Gordon Moore avy amin'ny IBM tamin'ny 1965, dia lasa fandrefesana tsy misy dikany amin'ny fahombiazan'ny informatika. Ny Lalàn'i Moore dia naminavina fa isaky ny roa taona eo ho eo dia hitombo avo roa heny ny isan'ny transistor ao amin'ny circuit integrated iray, fa hisy transistor bebe kokoa amin'ny habaka mitovy, ka hampitombo ny kajy ary noho izany ny fahombiazan'ny ordinatera. Tamin'ny Aprily 2005, tao amin'ny tafatafa iray, Gordon Moore mihitsy no nilaza fa mety tsy haharitra intsony ny vinavinany: “Raha jerena ny haben'ny [transistor] dia hitanao fa manakaiky ny haben'ny atôma izay sakana fototra, taranaka roa na telo alohan’ny hahatongavantsika amin’izany—saingy lavitra be izany araka ny hitantsika hatramin’izay. Manana 10 ka hatramin'ny 20 taona hafa isika alohan'ny hahatongavantsika amin'ny fetra fototra. ”   

Na dia voaheloka ho faty aza ny lalànan'i Moore, ny tondro hafa momba ny informatika dia mahita fiakarana azo ampiharina. Miaraka amin'ny teknolojia ampiasaintsika amin'ny fiainantsika andavanandro, isika rehetra dia afaka mahita ny fironan'ny solosaina mihakely sy mihakely ary koa ny bateria fitaovana dia maharitra ela kokoa. Ny fironana farany amin'ny bateria dia antsoina hoe Lalàna Koomey, nomena anarana taorian'ny profesora ao amin'ny Oniversite Stanford Jonathan Koomey. Ny lalàn'i Koomey dia maminavina fa "… amin'ny enta-mavesatry ny informatika raikitra, ny habetsaky ny bateria ilainao dia hihena roa isan-taona sy tapany." Noho izany, mitombo avo roa heny eo ho eo isaky ny 18 volana ny fanjifana herinaratra elektronika na ny fahombiazan'ny angovo amin'ny solosaina. Noho izany, izay tondroin'ireo fironana sy fiovana rehetra ireo ary aharihary dia ny hoavin'ny informatika.

Ny hoavin'ny informatika

Tonga amin'ny vanim-potoana teo amin'ny tantara isika izay tsy maintsy hamaritra indray ny informatika satria tsy azo ampiharina intsony ny fironana sy ny lalàna nambara mialoha am-polony taona maro lasa izay. Ary koa, rehefa mandroso mankany amin'ny mizana nano sy quantum ny informatika, dia misy fetrany ara-batana sy fanamby ho avy. Angamba ny andrana misongadina indrindra amin'ny fikajiana ambony indrindra, ny fikajiana quantum, dia manana fanamby miharihary amin'ny fampiasana marina ny fikorontanan'ny quantum ho an'ny kajy mifanitsy, izany hoe ny fanaovana kajy alohan'ny decohérence quantum. Na izany aza, na dia eo aza ny fanamby amin'ny computing quantum dia nisy fandrosoana be tato anatin'ny folo taona lasa. Afaka mahita modely amin'ny maritrano informatika nentim-paharazana John von Neumann ampiharina amin'ny computing quantum. Saingy misy faritra hafa tsy dia malaza loatra amin'ny informatika (super), antsoina hoe informatika neuromorphic izay tsy manaraka ny maritrano nentim-paharazana von Neumann. 

Ny informatika neuromorphic dia nasain'ny profesora Caltech Carver Mead niverina tao amin'ny taratasiny seminal tamin'ny 1990. Amin'ny ankapobeny, ny fitsipiky ny informatika neuromorphic dia mifototra amin'ny foto-kevitra biolojika momba ny asa, toy ireo noheverina fa ampiasain'ny atidohan'olombelona amin'ny kajy. Ny fanavahana fohy eo amin'ny teoria informatika neuromorphic sy ny teoria informatika klasika von Neumann dia nofintinina tao amin'ny lahatsoratra iray nataon'i Don Monroe tao amin'ny Fikambanana ho an'ny milina informatika diary. Toy izao ny fanambarana: "Ao amin'ny maritrano nentim-paharazana von Neumann, ny fototry ny lojika matanjaka (na maromaro mifanitsy) dia miasa misesy amin'ny angona nalaina avy amin'ny fitadidiana. Mifanohitra amin'izany kosa, ny informatika 'neuromorphic' dia mizara ny kajy sy ny fitadidiana amin'ireo 'neuron' somary tranainy, izay samy mifandray amin'ny neurons hafa an-jatony na an'arivony amin'ny alalan'ny 'synapses'.  

Ny endri-javatra manan-danja hafa amin'ny informatika neuromorphic dia ny tsy fandeferana amin'ny fahadisoana, izay mikendry ny hamolavola ny fahafahan'ny atidohan'ny olombelona hamoy ny neurons ary mbola afaka miasa. Analogously, amin'ny informatika nentim-paharazana, ny fahaverezan'ny transistor iray dia misy fiantraikany amin'ny fampandehanana tsara. Tombontsoa iray hafa eritreretina sy kendrena amin'ny informatika neuromorphic dia tsy ilaina ny fandaharana; ity tanjona farany ity dia ny hamolavola indray ny fahaizan'ny atidohan'olombelona mianatra, mamaly ary mampifanaraka amin'ny famantarana. Noho izany, ny computing neuromorphic amin'izao fotoana izao no kandidà tsara indrindra amin'ny fianarana milina sy ny asa faharanitan-tsaina artifisialy. 

Fandrosoan'ny supercomputing neuromorphic

Ny ambiny amin'ity lahatsoratra ity dia handinika ny fivoaran'ny supercomputing neuromorphic. Raha ny marina, vao haingana no namoaka fikarohana momba ny Arxiv avy amin'i Alexander Tait et. al. avy ao amin'ny Oniversiten'i Princeton dia mampiseho fa ny modelin'ny tamba-jotra neural photonic mifototra amin'ny silisiôma dia mihoatra ny 2000 heny amin'ny fomba informatika mahazatra. Ity sehatra informatika neuromorphic ity dia mety hitarika amin'ny fanodinana fampahalalana ultrafast. 

Ny Tait et. al. taratasy mitondra ny lohateny hoe Neuromorphic Silicon Photonics manomboka amin'ny famaritana ny mahatsara sy maharatsy ny fampiasana ny endrika hazavana photonic amin'ny taratra elektromagnetika ho an'ny informatika. Ny hevi-dehibe voalohany amin'ny taratasy dia ny hazavana dia nampiasaina betsaka tamin'ny fampitana vaovao fa tsy tamin'ny fanovana vaovao, izany hoe ny informatika optika nomerika. Toy izany koa, amin'ny computing quantum, misy fanamby ara-batana fototra amin'ny computing optika nomerika. Ny taratasy avy eo dia miditra amin'ny antsipirian'ny sehatra informatika neuromorphic naroso teo aloha ny Tait et. al. ekipa navoaka tamin'ny 2014, mitondra ny lohateny Fandefasana sy lanja: Tambajotra mitambatra ho an'ny fanodinana spike fotonika azo scalable. Ny taratasin'izy ireo vaovao dia mamaritra ny valin'ny fampisehoana andrana voalohany amin'ny tambajotra neural photonic. 

Ao amin'ny rafitra informatika "broadcast and weight", ny "nodes" dia nomena "carrier wavelength" tokana izay "wavelength division multiplexed (WDM)" ary alefa any amin'ny "nodes" hafa. Ny "nodes" amin'ity maritrano ity dia natao hanahafana ny fitondran-tenan'ny neuron ao amin'ny atidohan'olombelona. Avy eo ny mari-pamantarana "WDM" dia karakaraina amin'ny alàlan'ny sivana tsy mitsaha-mitombo antsoina hoe "banky lanja microring (MRR)" ary avy eo nofintinina amin'ny alàlan'ny sandan'ny fandrefesana herinaratra. Ny tsy-linearity amin'ity fanovana / kajy electro-optique farany ity dia ny tsy-linearity ilaina amin'ny fanahafana ny fiasan'ny neuron, ilaina amin'ny kajy eo ambanin'ny fitsipika neuromorphic. 

Ao amin'ny taratasy dia miresaka izy ireo fa ireo dinamika fiovaovan'ny electro-optique voamarina amin'ny andrana dia mitovy amin'ny matematika amin'ny modely "2-node continu-time recurrent neural network" (CTRNN). Ireo valin'ny mpisava lalana ireo dia manoro hevitra fa ny fitaovana fandaharana izay nampiasaina ho an'ny maodely CTRNN dia azo ampiharina amin'ny sehatra neuromorphic mifototra amin'ny silisiôma. Ity fikarohana ity dia manokatra ny lalana hampifanaraka ny fomba CTRNN amin'ny fotonika silisiônika neuromorphic. Ao amin'ny taratasiny dia manao fampifanarahana modely amin'ny rafitra "fampitaovana sy lanja" azy ireo izy ireo. Ny valiny dia mampiseho fa ny modelin'ny CTRNN nalaina tamin'ny maritrano 49-node dia manome ny maritrano informatika neuromorphic mba hihoatra ny maodely informatika mahazatra amin'ny lamina 3.