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Cerveau léger



Le synonyme cerveau optique fait généralement référence à un ordinateur optique.

Définition

La puissance d'un ordinateur dépend de la vitesse de fonctionnement et de la densité d'agencement de ses composants. La lumière est idéale dans les deux aspects. La vitesse des photons est la vitesse de la lumière, qui est de 300 000 kilomètres par seconde, qui est la vitesse la plus rapide de l'univers. La vitesse de traitement de l'information du faisceau laser peut atteindre 1000 fois celle des dispositifs au silicium à semi-conducteurs existants. En 1990, Bell Labs a introduit un ordinateur composé de lasers, de lentilles, de miroirs, etc. Il s'agit de la forme embryonnaire d'un ordinateur optique. Par la suite, plus de 70 scientifiques de Grande-Bretagne, de France, de Belgique, d'Allemagne, d'Italie et d'autres pays ont développé avec succès un ordinateur optique dont la vitesse de fonctionnement est 1 000 fois plus rapide que les ordinateurs électroniques ordinaires. Les ordinateurs optiques sont fabriqués en utilisant des composants nano-plasmoniques comme noyau et effectuent des opérations d'information via des signaux optiques. De tels ordinateurs qui utilisent la lumière comme support pour le traitement de l'information sont appelés ordinateurs optiques, également appelés cerveaux optiques.

L'ordinateur optique est un ordinateur qui utilise la lumière au lieu d'électrons ou de courant électrique pour réaliser un traitement à grande vitesse d'informations de grande capacité. Son composant de base est un modulateur spatial de lumière et adopte une technologie d'interconnexion optique pour établir une connexion optique entre la partie informatique et la partie stockage, et la partie informatique peut accéder directement à la partie stockage en parallèle. Il brise l'architecture traditionnelle qui utilise un bus pour connecter des unités arithmétiques, des mémoires, des périphériques d'entrée et de sortie. La vitesse de calcul est extrêmement élevée et la consommation électrique est faible.

Principe de fonctionnement

L'ordinateur optique est un ordinateur qui utilise la lumière au lieu d'électrons ou de courant électrique pour réaliser un traitement à grande vitesse d'informations de grande capacité. Son composant de base est un modulateur spatial de lumière et adopte une technologie d'interconnexion optique pour établir une connexion optique entre la partie informatique et la partie stockage, et la partie informatique peut accéder directement à la partie stockage en parallèle. Il brise l'architecture traditionnelle qui utilise un bus pour connecter des unités arithmétiques, des mémoires, des périphériques d'entrée et de sortie. La vitesse de calcul est extrêmement élevée et la consommation électrique est faible. Il est encore en phase de développement.

Avantages

Les ordinateurs optiques exploitent pleinement les caractéristiques de la lumière. Par rapport aux caractéristiques de l'électricité, il présente des avantages incomparables :

Premièrement, le dispositif optique permet une haute fréquence et une large gamme de lumière, ce que l'on appelle la bande passante est très grande, et la quantité d'informations transmises et traitées est extrêmement grande. Pour que les deux faisceaux interfèrent, ils doivent avoir la même fréquence, la même direction de vibration et une différence de phase initiale constante. Par conséquent, de nombreuses ondes lumineuses avec des longueurs d'onde différentes ou la même longueur d'onde mais des directions de vibration différentes peuvent être transmises en parallèle dans la même fibre optique sans interférence entre elles. Quelqu'un a calculé qu'un prisme d'une longueur d'environ 1,5 cm de côté a une capacité de transmission d'informations plusieurs fois supérieure à celle de tous les câbles téléphoniques existants dans le monde.

Deuxièmement, la distorsion et la distorsion sont faibles dans la transmission des informations et la vitesse de calcul des informations est élevée. La lumière et l'électricité se propagent très rapidement dans le milieu, mais la lumière et l'électricité sont différentes. Les ordinateurs optiques sont des « ordinateurs sans fil ». Il n'y a pas de problèmes de résistance, de capacité et d'inductance parasites dans la transmission de la lumière dans les supports optiques, et les dispositifs optiques n'ont pas de différence de potentiel à la terre. Par conséquent, la distorsion de l'information et la distorsion causées par la transmission sont extrêmement faibles et la vitesse de commutation des dispositifs optiques est beaucoup plus rapide que celle des dispositifs électroniques. La vitesse de calcul d'un ordinateur optique peut théoriquement atteindre plus de 100 milliards de fois par seconde, et sa vitesse de traitement de l'information est des millions de fois plus rapide que celle d'un ordinateur électronique.

Troisièmement, la consommation d'énergie est extrêmement faible pendant la transmission et la conversion optiques. Bien que le courant dans le circuit intégré soit très faible, la consommation d'énergie reste un gros problème en raison de l'augmentation de l'intégration, et le problème est encore plus grave pour les supercalculateurs. Les calculateurs optiques sont différents, sauf que la source laser nécessite une certaine quantité d'énergie. Lorsque la lumière est transmise et convertie, la consommation d'énergie est extrêmement faible.

Perspectives de développement

L'émergence des ordinateurs optiques fera du 21e siècle une ère de communication homme-machine ; à l'avenir, les ordinateurs optiques seront également largement utilisés, en particulier dans certains domaines particuliers, tels que la prévision du temps, du climat et d'autres processus complexes et changeants ; elle peut aussi s'appliquer à la transmission téléphonique. L'utilisation des ondes lumineuses au lieu du courant électrique pour traiter les données et les informations est une étape très importante pour le développement des ordinateurs ; à l'avenir, les ordinateurs optiques nous apporteront une puissance de calcul et une vitesse de traitement plus puissantes. Il ouvrira même une nouvelle porte pour la future intégration croisée avec les sciences biologiques et d'autres disciplines.

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