Á stafrænni öld nútímans hafa reikniverkefni orðið sífellt flóknari. Þetta hefur aftur á móti leitt til veldisvaxtar í orku sem stafrænar tölvur nota. Þannig er nauðsynlegt að þróa vélbúnaðarauðlindir sem geta framkvæmt stórfellda tölvuvinnslu á hraðvirkan og orkusparan hátt.

Í þessu sambandi , sem nota ljós í stað rafmagns til að framkvæma útreikninga, lofa góðu. Þeir geta hugsanlega veitt minni leynd og minni orkunotkun og notið góðs af samhliða því  hafa. Fyrir vikið hafa vísindamenn kannað ýmsa sjónræna tölvuhönnun.

Til dæmis, diffractive sjón  er hannað með blöndu af ljósfræði og djúpu námi til að framkvæma ljósfræðilega flókin reikniverkefni eins og myndflokkun og endurgerð. Það samanstendur af stafla af skipulögðum diffractive lögum, sem hvert um sig hefur þúsundir diffractive eiginleika/taugafruma. Þessi óvirku lög eru notuð til að stjórna samskiptum ljóss og efnis til að stilla inntaksljósið og framleiða æskilegan útgang. Vísindamenn þjálfa diffractive netið með því að fínstilla snið þessara laga með því að nota  verkfæri. Eftir að hönnunin sem myndast hefur verið smíðuð virkar þessi rammi sem sjálfstæð ljósvinnslueining sem aðeins krefst þess að inntakslýsing sé knúin.

Hingað til hefur vísindamönnum tekist að hanna einlita (einni bylgjulengd lýsingu) diffractive net til að útfæra eitt línulegt  (fylkismargföldun) aðgerð. En er hægt að innleiða margar fleiri línulegar umbreytingar samtímis? Sami UCLA rannsóknarhópurinn sem fyrst kynnti ljósdreifingarnetin hefur nýlega fjallað um þessa spurningu. Í nýlegri rannsókn sem birt var í Háþróuð ljóseðlisfræði, notuðu þeir bylgjulengdar margföldunarkerfi í diffractive sjónkerfi og sýndu hagkvæmni þess að nota breiðbandsdiffractive  að framkvæma gríðarlega samhliða línulegar umbreytingaraðgerðir.

Prófessor UCLA kanslara Aydogan Ozcan, leiðtogi rannsóknarhópsins við Samueli School of Engineering, lýsir í stuttu máli arkitektúr og meginreglum þessa sjónræna örgjörva: „Breiðbandsdiffractive sjón örgjörvi hefur inntaks- og úttakssvið með Ni og No pixlum, í sömu röð. Þau eru tengd með samfelldum uppbyggðum diffractive lögum, gerð úr óvirkum sendandi efnum. Fyrirfram ákveðinn hópur Nw stakar bylgjulengdir kóðar inntaks- og úttaksupplýsingarnar. Hver bylgjulengd er tileinkuð einstakri markaðgerð eða línulegri umbreytingu með flókið gildi,“ útskýrir hann.

„Þessum markumbreytingum er hægt að úthluta sérstaklega fyrir sérstakar aðgerðir eins og myndflokkun og skiptingu, eða þær geta verið tileinkaðar að reikna út mismunandi snúningssíuaðgerðir eða fulltengd lög í tauganeti. Allar þessar línulegu umbreytingar eða æskilegar aðgerðir eru framkvæmdar samtímis á ljóshraða, þar sem hverri æskilegri aðgerð er úthlutað einstakri bylgjulengd. Þetta gerir breiðbands sjón örgjörvanum kleift að reikna með mikilli afköst og samhliða samsvörun.

Rannsakendur sýndu fram á að slík bylgjulengd margfölduð ljósörgjörvahönnun getur nálgast Nw einstakar línulegar umbreytingar með hverfandi skekkju þegar heildarfjöldi diffractive eiginleika þess N er meira en eða jafnt og 2NwNiNo. Þessi niðurstaða var staðfest fyrir Nw > 180 mismunandi umbreytingar í gegnum  og gildir fyrir efni með mismunandi dreifingareiginleika. Þar að auki, notkun á stærra N (3NwNiNo) hækkaði Nw lengra í um 2000 einstaka umbreytingar sem allar eru framkvæmdar sjónrænt samhliða.

Varðandi horfur á þessari nýju tölvuhönnun segir Ozcan: „Svona gríðarlega samsíða, bylgjulengdar-margfaldaðir diffractive örgjörvar munu vera gagnlegir til að hanna snjöllu vélsjónkerfi með mikilli afköstum og ofurlitrófsörgjörvum, og gætu veitt innblástur til fjölmargra forrita á ýmsum sviðum, þar á meðal líflæknisfræðilegri myndgreiningu, fjarkönnun, greiningarefnafræði og efnisfræði.“

Heimild: Diffractive örgjörvi sem er hannaður fyrir djúpnám reiknar hundruð umbreytinga samhliða

Þýða »