رایانه‌های سریع‌تر و کارآمدتر با ترکیب نور و الکترونیک
آزمایشگاه زیرمجموعه موسسه فناوری ماساچوست آمریکا تراشه‌هایی ابداع کرده است که داده‌ها را توسط نور جابجا می‌کند، اما محاسبات را به صورت الکترونیکی انجام می‌دهد.
موبنا – شرکت “Ayar Labs” که زیرمجموعه موسسه فناوری ماساچوست(MIT) است، از ترکیب نور و الکترونیک برای ایجاد رایانه‌های سریع‌تر و کارآمدتر استفاده کرده است.
تراشه‌های “اپتوالکترونیک”(optoelectronic) جدید برای سرعت بخشیدن به انتقال داده‌ها از تراشه‌های پردازنده معمولی، به گونه‌ای طراحی شده‌اند که همچنین مصرف انرژی را در ارتباط تراشه به تراشه به میزان ۹۵ درصد کاهش می‌دهد و می‌تواند انرژی مصرفی کلی را تا ۵۰ درصد کاهش دهد.
از زمان اختراع تراشه سیلیکون در ۶۰ سال پیش، قدرت رایانه‌ها هر دو سال، دو برابر شده است، اما سرعت کار سیستم‌های کامپیوتری این پیشرفت چشمگیر را نشان نمی‌دهد.
مشکل انتقال داده‌ها، سرعت کلی را کاهش می‌دهد.
یک رایانه را به عنوان یک سیستم حمل هوایی مسافر در نظر بگیرید. اگر بر روی هواپیما، معماری باند فرودگاه، تدارکات و کنترل ترافیک هوایی تمرکز کنید، سرعت رسیدن به مقصد برای یک مسیر دو ساعته به یک ساعت کاهش می‌یابد که کاری فوق‌العاده است، اما اگر دو ساعت طول بکشد تا از ماموران امنیتی رد شوید و از طرف دیگر بارگیری چمدان‌ها هم یکی دو ساعت طول بکشد، آن وقت دیگر پرواز راه معقولی به نظر نمی‌رسد.
همین مثال را می‌توان در رایانه‌ها در نظر گرفت. ممکن است تراشه‌ها قادر به کار با سرعت نور باشند، اما آنها با استفاده از سیم‌های مسی با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند که نه تنها باعث کند شدن سیستم می‌شود، بلکه موجب می‌شود که تراشه‌ها در هنگام انتقال اطلاعات انرژی تلف کنند. تا زمانی که سیم‌های مسی وجود داشته باشد، این مشکل هم پا برجاست.
یکی از راه‌های حل این مشکل، ساخت رایانه‌ای است که به جای برق از نور استفاده کند. چنین تراشه‌های فتونی فضای کمتری اشغال می‌کنند و با سرعت نور کار می‌کنند که در نهایت می‌توانند سیگنال‌های چندگانه را در یک زمان در طول موج‌های مختلف ارسال کنند و بسیار مفید هستند. اما با وجود دهها سال تحقیق، چنین تراشه‌هایی هنوز دور از دسترس هستند.
راه حل آزمایشگاه “Ayar” برای این مساله این است که یک تراشه ترکیبی ایجاد کند که عناصر نوری و الکترونیکی را هم‌زمان به کار بگیرد.
این کار جدیدی نیست، اما تلاش‌های قبلی اتلاف انرژی بالایی داشت. در حالی که “Ayar” مس را برای ساخت تراشه‌های سیلیکونی که به طور مستقیم اجزای نوری را به راحتی یکپارچه می‌کنند، حذف کردند.
این تراشه می‌تواند داده‌های دیجیتالی فرستاده شده را در طول موج‌های مختلف نوری رمزگذاری، انتقال و رمزگشایی کند.
آنها می‌توانند این اجزا را با مبادله برخی از لایه‌های الکترونیکی و جایگزینی آنها با نور برای طراحی پیکربندی شده، به تراشه‌های معمولی منتقل کنند.
از آنجایی که نور و الکترونیک به صورت هم‌زمان در این تراشه حضور دارند، بنابراین هیچ مسی وجود ندارد و انتقال کاملا نوری است.
طبق گفته “MIT”، اولین محصول این فناوری جدید یک سیستم ورودی-خروجی نوری به نام “برلیان”(Brilliant) است که قرار است در سال ۲۰۱۹ به بازار عرضه شود.
در همین حال، آزمایشگاه “Ayar” می‌گوید تراشه‌های جدید اپتوالکترونیکی به عنوان ابزار کاربردی در معماری ابررایانه‌ها و همچنین مراکز داده قابلیت استفاده دارند و حتی ممکن است راه خود را به خودروهای خودران پیدا کنند.
“الکس رایت گلدشتاین”، مدیرعامل “Ayar” می‌گوید: ما شروع به حل مشکل اتلاف انرژی در تراشه‌های سیلیکونی سنتی کردیم و در نهایت در مورد همه حوزه‌های مختلفی که این فناوری می‌تواند در آنها به کار گرفته شود، هیجان‌زده هستیم.
وی افزود: این فناوری، قابلیت دسترسی اپتیک‌ها و اینکه چگونه جهان می‌تواند از اپتیک استفاده کند را تغییر می‌دهد، چرا که فراتر از آن چیزی است که ما اکنون می‌توانیم پیش‌بینی کنیم.
منبع: ایسنا
