Koniec obmedzení rýchlosti svetla? Vedci vyvinuli čip, ktorý ho dokáže „zabrzdiť“
Umelá inteligencia mení spôsob, akým používame počítače, no zároveň odhaľuje limity technológií, na ktorých stojí dnešný digitálny svet. Každý nový model AI, každé väčšie dátové centrum a každá generácia výkonnejších algoritmov potrebujú viac výpočtového výkonu, rýchlejšie dátové prenosy a najmä efektívnejšie hospodárenie s energiou.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneKremíkové polovodiče, ktoré desaťročia poháňali technologický pokrok, sa postupne približujú svojim fyzikálnym hraniciam. Výrobcovia síce stále dokážu vyrábať menšie a výkonnejšie čipy, no ďalšie zvyšovanie výkonu už nie je také jednoduché ako v minulosti. Problémom nie je len samotná rýchlosť výpočtov, ale aj množstvo energie, ktoré spotrebujú dátové centrá pri presúvaní obrovských objemov informácií.
Práve preto vedci už roky skúmajú alternatívu v podobe fotonických počítačov. Tie namiesto elektrických impulzov využívajú svetlo, ktoré dokáže prenášať dáta oveľa rýchlejšie a s menšími energetickými stratami. Svetlo však prináša aj jeden zásadný problém – je extrémne rýchle.
A práve táto vlastnosť bola doteraz jednou z najväčších prekážok.
Svetlo je rýchle až príliš
V klasických elektronických počítačoch je jednoduché vytvoriť pamäťové prvky. Elektrický signál môžeme uložiť, spomaliť alebo oneskoriť pomocou rôznych komponentov. Pri svetle je situácia úplne iná. Fotóny sa pohybujú extrémnou rýchlosťou a vedci dlho zápasili s otázkou, ako ich kontrolovať dostatočne presne na to, aby sa dali využiť v praktických počítačových systémoch.
Ak má byť fotonický počítač skutočne konkurenciou dnešným čipom, nestačí len posielať svetelné impulzy rýchlejšie. Potrebujeme ich vedieť aj riadiť – napríklad oneskoriť, synchronizovať alebo meniť ich vlastnosti podľa aktuálnych potrieb systému.
Práve tu prichádza nový objav tímu vedcov zo Soulu. Výskumníci vyvinuli programovateľný fotonický integrovaný obvod, ktorý dokáže meniť správanie svetelných signálov v reálnom čase. Ide o technológiu, ktorá môže výrazne posunúť vývoj budúcich dátových centier, AI akcelerátorov aj ďalších vysokovýkonných systémov.
Čip, ktorý už nie je „zamrznutý“ pri výrobe
Doterajšie riešenia využívali jav označovaný ako CRIT (Coupled-Resonator-Induced Transparency). V jednoduchosti ide o spôsob, pri ktorom sa pomocou špeciálnej štruktúry optických rezonátorov mení spôsob prechodu svetla cez čip.
Takéto riešenia síce fungovali, no mali veľkú nevýhodu. Ich vlastnosti boli pevne nastavené už počas výroby. Ak chcel výrobca alebo výskumník zmeniť parametre, napríklad rýchlosť svetelného signálu alebo jeho šírku pásma, musel vytvoriť úplne nový dizajn čipu.
To je v praxi veľký problém. Moderné technológie potrebujú flexibilitu podobnú softvéru – možnosť meniť vlastnosti systému bez toho, aby bolo nutné vyrábať nový hardvér. A presne toto sa podarilo kórejskému tímu.
Vedci vytvorili systém založený na kombinácii dvoch optických stavov označovaných ako „svetlý“ a „tmavý“ mód. K nim pridali kontrolovateľné slučkové väzobné prvky, ktoré umožňujú meniť správanie svetla podľa potreby. Výsledkom je fotonický čip, ktorý už nie je statickým zariadením. Je možné ho programovať a upravovať podobne ako elektronický systém.
Prečo je spomalenie svetla také dôležité?
Na prvý pohľad môže znieť zvláštne, že vedci chcú svetlo spomaľovať. Veď práve jeho rýchlosť je jedným z hlavných dôvodov, prečo je atraktívne.
V skutočnosti však ide o kontrolu. Počítače a dátové centrá nepotrebujú iba maximálnu rýchlosť. Potrebujú, aby jednotlivé časti systému komunikovali presne načas.
Pri umelej inteligencii je tento problém ešte výraznejší. Moderné AI modely pracujú s obrovskými množstvami dát, ktoré musia prechádzať medzi procesormi, pamäťami a akcelerátormi. Aj malé oneskorenia môžu znižovať efektivitu celého systému.
Nový fotonický čip umožňuje vedcom meniť nielen rýchlosť svetelného impulzu, ale aj jeho šírku pásma či frekvenčné vlastnosti. To otvára dvere k flexibilnejším optickým sieťam, ktoré sa dokážu prispôsobiť aktuálnej záťaži.
Výskumníci zároveň testovali stabilitu riešenia pri podmienkach, ktoré sa približujú reálnemu používaniu. Simulácie ukázali, že systém dokáže fungovať aj pri teplotných zmenách či drobných odchýlkach spôsobených výrobou.
Budúcnosť počítačov môže patriť svetlu
Hoci nový čip zatiaľ nie je pripravený na okamžité nasadenie v bežných počítačoch, ide o významný krok smerom k praktickej fotonike. Vedci sa teraz chcú zamerať na integráciu technológie so súčasnými platformami kremíkovej fotoniky, ktorá využíva podobné výrobné postupy ako klasické polovodiče.
Ak sa podarí technológiu zmenšiť a vyrábať vo veľkom, mohla by pomôcť vyriešiť jeden z najväčších problémov modernej výpočtovej techniky – rastúce energetické nároky.
Budúce dátové centrá poháňajúce umelú inteligenciu by tak nemuseli byť postavené iba na stále výkonnejších procesoroch. Namiesto toho by mohli využívať kombináciu elektroniky a svetla, kde by fotóny zabezpečovali extrémne rýchly prenos informácií a čipy by ich dokázali presne riadiť.
Fotonické počítače sú zatiaľ stále vo fáze vývoja, no podobné objavy ukazujú, že budúcnosť výpočtovej techniky nemusí byť iba o menších tranzistoroch. Možno bude o tom, ako naučíme svetlo pracovať pre nás.
Čítajte viac z kategórie: Vesmír a veda
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Veľmoc našla nekonečný zdroj čistej energie. Pochová fosílne palivá a môže spasiť svet

Vedci sa obávajú života, ktorý ešte neexistuje. Jeho vznik by rozpútal biologickú katastrofu

Telo by nám mohli čistiť drobné roboty. Vedci z Brna nimi chcú odstrániť mikroplasty

Svätý grál energetiky je o krok bližšie. Vedci vytvorili fúzny reaktor s levitujúcim magnetom

40 rokov čakali na tento moment. Z vesmíru prišiel „zakázaný“ signál, ktorý nemal existovať
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Z Bratislavy až do Švajčiarska bez jediného prestupu. Nový grafikon prinesie aj 2 denné spoje z Viedne do Košíc

Začalo sa to nevinnou zábavou, skončilo stratou kontroly. Herec Lukáš Frlajs otvorene o svojej skúsenosti s hazardom

Rusko žiada návrat vojenskej prítomnosti NATO do stavu spred roku 1997. Putin neustupuje ani po rokovaniach

Slovensko čaká mrazivý zlom v počasí. Po snehovej kalamite udrú teploty až -10 °C (PREDPOVEĎ)

„Absolútne škandalózny,“ reaguje fínsky minister. Rusko podľa Bildu predložilo plán týkajúci sa NATO
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Najúspešnejší film všetkých čias prichádza online v rozšírenej verzii. Uvidíš ho už tento týždeň
- Štyri brutálne novinky naraz. Netflix vytiahol veľké veci, ktoré si nechceš nechať ujsť
- 600 filmov za pár eur. Konkurent Netflixu spustil veľkú zľavu na celý rok
- 40 rokov čakali na tento moment. Z vesmíru prišiel „zakázaný“ signál, ktorý nemal existovať
- Najväčšie fantasy roka dorazilo online aj s dabingom. Prvé ohlasy vyzerajú sľubne
-
- Volkswagen chrlí jeden lacný elektromobil za druhým. Tento stojí 13 800 eur a má dojazd 520 km
- Najväčšie fantasy roka dorazilo online aj s dabingom. Prvé ohlasy vyzerajú sľubne
- Najúspešnejší film všetkých čias prichádza online v rozšírenej verzii. Uvidíš ho už tento týždeň
- Česi vyvíjajú revolučné lietadlo ako zo sci-fi. Má dosiahnuť 4 300 km/h a vyletieť až do vesmíru
- 40 rokov čakali na tento moment. Z vesmíru prišiel „zakázaný“ signál, ktorý nemal existovať
-
- Slováci sa majú pripraviť na 72-hodinovú krízu. Tieto batérie udržia internet, chladničku aj kúrenie
- Najúspešnejší film všetkých čias prichádza online v rozšírenej verzii. Uvidíš ho už tento týždeň
- Čakáme naň 21 rokov. Kultový film sa vráti, nie však v podobe, akú diváci chceli
- Volkswagen chrlí jeden lacný elektromobil za druhým. Tento stojí 13 800 eur a má dojazd 520 km
- Mesto zničí na vzdialenosť 15 000 km. Čína nasadila novú jadrovú zbraň, nedá sa zastaviť
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Z Bratislavy až do Švajčiarska bez jediného prestupu. Nový grafikon prinesie aj 2 denné spoje z Viedne do Košíc

Začalo sa to nevinnou zábavou, skončilo stratou kontroly. Herec Lukáš Frlajs otvorene o svojej skúsenosti s hazardom

Rusko žiada návrat vojenskej prítomnosti NATO do stavu spred roku 1997. Putin neustupuje ani po rokovaniach

Slovensko čaká mrazivý zlom v počasí. Po snehovej kalamite udrú teploty až -10 °C (PREDPOVEĎ)

