Optični računalnik: opis, načelo dela, prednosti

Uporabnost katere koli tehnologije se meri po pomembnosti, zato je razvoj optičnih računalnikov postal ena izmed najbolj priljubljenih tem danes. Tehniki in razvijalci po vsem svetu poskušajo doseči odličnost nano-tehnologij, zato nenehno raziskujejo. Optični računalniki so ena izmed najbolj priljubljenih tem. Vse prednosti omogočajo, da so danes potrebne. Takšne tehnologije lahko najdemo v sodobnem svetu, vendar je njihova rast v prihodnosti neizogibna. Zato bomo o optičnih tehnologijah nadalje razpravljali.

Opis tehnologije

Kot primer procesorjev lahko ugotovite, zakaj so potrebni optični računalniki. Ko pride čas za zmanjšanje tehničnega procesa CPU nikjer, Moorov zakon preneha biti koristen. Trenutno se razvija možnost alternativne tehnologije, ki naj bi nadomestila žice na optičnih vlaknih, ki proizvajajo svetlobo.


Sistem polprevodniškega inženiringa je nekoliko zastarel, ker se drži zakonov fizike, povezanih z električnim tokom. Pravilno gibanje delcev sili elektrone, da se premikajo v neprekinjenem toku, kar vodi do izgube določene količine energije, ki se kaže v emisiji toplote in elektromagnetnem sevanju. Za razliko od polprevodnikov lahko svetloba prenaša ogromno informacij in veliko hitreje, izgube pa se zmanjšajo. Za optične računalnike je to le odkritje.

Načelo dela

Ustvarjanje optičnih računalnikov ne bo posebej težko. Prišli bodo med testiranjem, saj so optična vlakna še vedno prisiljena delati. Oblikovanje optičnih računalnikov korenito spremeni sam koncept programiranja, ki temelji na zaporedju ničel in enot. Po drugi strani pa bo proces prenosa podatkov hitrejši, če ne uporabljate binarnega sistema, temveč svetlobne impulze.


Trenutno je oblikovanje optične računalniške naprave še v fazi načrtovanja. Medtem pa se bo razvila proizvodnja skupnih tehnologij - svetlobe in analogi.

Določitev fotona

Po ugotovitvi, kako se uporablja optika, moramo razumeti, kaj je foton. Foton je masa, ki nima mase in obstaja samo v vakuumu. Foton sam po sebi nima električnega naboja, vendar lahko zaradi svoje stabilnosti pospeši električni naboj. To je foton. Ena od njegovih prednosti je hitrost distribucije. Je zelo visoka in primerljiva s hitrostjo svetlobe. Fotonski računalniki delujejo po istem principu.

Uporaba tehnologije

Laserski tiskalniki, skenerji, CD-ji uporabljajo svetlobo za izvajanje vseh potrebnih postopkov. Optične tehnologije omogočajo hitro povezavo z omrežji, zaostajajo analogne naprave in opazno. Različne laserske operacije se uporabljajo za povečanje življenjske dobe opreme, izboljšanje njene trajnosti, duktilnosti in površine. Ta tehnologija je široko uporabljala v napravah, ki berejo črtne kode.Svetlobna tehnologija se uporablja tudi na področju medicine. Na primer, v napravah za osvetlitev notranje votline osebe. Optična vlakna se uporabljajo tudi za hitro snemanje filmov.

Prednost optike

Svetloba lahko prenaša informacije v velikih količinah in z neverjetno hitrostjo. Obstaja pa še veliko drugih prednosti optičnih računalnikov, ki se bodo uporabljali v prihodnosti. Morda se bo zgodilo zelo kmalu.
Uporaba optičnih tehnologij omogoča izboljšanje katere koli tehnike, saj oprema porabi manj električne energije. Prav tako pomaga zmanjšati odvajanje toplote. V sodobnih procesorjih je glavno vlogo tehnični proces, tanjši pa višja zmogljivost. Na sodobnih grafičnih procesorjih zmanjšan tehnološki proces vpliva na porabo energije. Ko pa bo zmanjšanje tehnološkega procesa doseglo svojo mejo, bodo inženirji iskali podoben način za povečanje produktivnosti. Zato bo zamenjava polprevodnikov prišla z optično tehnologijo. Veliko raziskovalcev že dela na tem. Prednosti optičnega računalnika so, da so informacije predstavljene kot fotoni, ki jih generirajo laserji ali diode. Če uporabljamo fotone, je zagotovljen doseg hitrega prenosa informacij. Če želite uporabiti dodatne funkcije za zagotavljanje vhodnih in izhodnih podatkov, lahko uporabite tretjo meritev. Transparentno okolje je idealen kraj, kjer lahko podatke, ki jih kodira optični žarek, obdelamo brez porabe energije. Zaradi ničelnega sevanjaOkoljska optični sistem lahko zaščitite računalnik, ko poskušate prestrezanje. Prav tako je optični sistem ima zaščito pred zunanjim elektromagnetne motnje.
Kabli z optičnimi vlakni vsak dan postajajo cenejši, zaradi česar je bolj kot primerljive analoga.

Na voljo optična tehnologija

Eden od novih odkritij v svetu optike - kovinsko objektiv. Ustvaril ravno lečo, sestavljeno iz belilo, barve in kremena ki lahko v prihodnosti v celoti zamenjati steklo. Razlog za uporabo kovinskega objektiv je popolnoma odpravi izkrivljanje z mikroskopskim pregledom. Dejstvo, da je navadna stekla ne more zagotoviti čim večjo jasnost v eni plasti. Zato raziskovalci morali uporabiti več plasti stekla leč. Enak sistem leč, ki se uporabljajo za fotoaparate in kamere. Toda zaradi številnih elementov, ki se nahajajo na medsebojni razdalji, dosežejo veliko opreme. Znanstveniki na Univerzi Harvard, je uspelo ustvariti ravno objektiv. To je lahko povsem odpraviti pomanjkljivosti slike, saj ni aberacije. Jasno kremen in titanov dioksid so glavne sestavine leče. Kvarčna plošča nameščena na milijonih stolpcev titana a. Režejo žarek svetlobe v delih, ki zagotavlja ustrezno ostrino.

mikročipi, ki temeljijo na optiki

Sporočilo s pomočjo svetlobe je pomembna alternativna tehnologija prihodnosti. močžice imajo en pomemben minus - omejitev hitrosti prenosa podatkov. Poleg tega to zahteva veliko energije, kar pomeni pregrevanje.

Zamenjava konvencionalnih optičnih žic bo povzročila hitrejši prenos podatkov. Uporabili bodo tudi vzporedni prenos v različnih barvah. Prvič se je v letu 2015 pokazal oprijemljiv napredek pri optičnih tehnologijah, ko so raziskovalci opisali rešitev, ki bi premagala omejitve polprevodnikov. V članku Narava so raziskovalci podrobno opisali načelo mikroprocesorja, dajanje fotografij in podajanje imena "Zero change". Tako lahko z uporabo silicijeve osnove v čipih uporabimo fotoniko. Najpogostejša uporaba fotonike je 4G brezžična povezava. Mikročipi optičnega izvora zagotavljajo tako hiter prenos podatkov.

Optična vlakna v prihodnosti

Ker se zahteve glede kakovosti povečujejo z vsakim letom, bi morala biti njena uspešnost na ustrezni ravni. Prvič je uvedba brezžičnega omrežja 5G. Kakšna količina razpoložljivih podatkov se lahko prenese preko optičnega vlakna? 40% je predvidenih samo za priključitev na optične računalnike. Preostalih 60% porabijo uporabniki pametnih telefonov, tabličnih računalnikov in drugih prenosnih naprav. To je grob načrt prihodnje 5G povezave. Kabli z optičnimi vlakni omogočajo prenos podatkov do 100 Gb /s pri uporabi fotonske tehnologije.

Ovire v. \ Tomejitve

Do leta 2020 bo človeštvo imelo dostop do podatkovnih hitrosti do 1000 Tbps. To se stori, da se v celoti izpolnijo zahteve širokopasovnega dostopa. Toda ta naloga je v bistvu upočasnjena, saj danes ni tehnologij, ki bi lahko premagale oviro. Bolj akutno je vprašanje možnosti prenosa informacij na dolge razdalje.
Samo kabel z optičnimi vlakni v enem jedru lahko doseže skoraj 10 Tbit /s. Lahko pa prenaša samo en tok fotoničnega signala. Multimodni kabli, ki zagotavljajo prehod vzporedno z več svetlobnimi signali, lahko delujejo brez popačenja le na omejeni razdalji nekaj metrov. V tekmi za optimizacijo večjedrnega kabla so japonski inženirji premagali vse zapise o hitrosti in dosegli mejo 43 Tbit /s. V tem kablu je deloval le en laser.

Sklep

Popolnoma optični računalniki so sanje prihodnosti in do sedaj so na voljo le tehnologije v simbiozi, ki idealno združujejo optiko in analogi. Analogne tehnologije so bistveno omejene v svojih tehničnih zmožnostih, saj delujejo v kontinuiranem toku, to je praktično nekontrolirano. To povzroči veliko izgubo signala in porabo energije. Takšne manipulacije vodijo do močnega segrevanja elektronike. Uporaba optične tehnologije bo preboj na področju prenosa podatkov. Poleg tega stroški tehnologije s takimi zmogljivostmi ne bodo višji od običajne opreme. Zdaj tak primer služiprisotnost pametnih telefonov, saj so njihovi procesorji in mikrovezja v njih zgrajeni na simbiozi dveh tehnologij, ki omogočata združevanje majhnosti in "pametnega" sistema. Možno je, da bomo kmalu pozabili na polprevodnike, saj jih zamenjujejo optične naprave.

Sorodne publikacije