Ученые Самарского университета имени Королева представили усовершенствованную версию фотонной вычислительной системы, которая демонстрирует рекордные показатели энергоэффективности и точности обработки данных. Инновационная разработка способна совершить прорыв в сфере искусственного интеллекта, обработки видеопотоков и дистанционного зондирования Земли.
Что изменилось в новой версии фотонного вычислителя?
Экспериментальный образец аналоговой фотонной вычислительной системы, созданный в 2023 году, уже превосходил традиционные полупроводниковые компьютеры в скорости обработки видеоданных. Однако после модернизации его характеристики значительно улучшились:
- Энергоэффективность повысилась на 50% благодаря переходу на фазовый ввод оптического сигнала.
- Точность распознавания достигла 98%, что на 1% выше предыдущего результата.
- Конструкция устройства упростилась, что снизило количество возможных ошибок при вычислениях.
Как отмечают разработчики, ключевое преимущество новой системы – способность анализировать гиперспектральные данные, обнаруживая объекты, невидимые для обычных камер.
Как работает фотонный вычислитель?
Фотонная вычислительная система использует оптические технологии вместо традиционных электронных компонентов. В отличие от цифровых нейросетей, которые обрабатывают информацию последовательно, фотонный компьютер работает с данными практически мгновенно.
Принцип фазового ввода сигнала
Ранее в подобных системах применялся амплитудный метод кодирования данных – информация передавалась через интенсивность светового потока. В новой версии ученые перешли на фазовую модуляцию, где данные кодируются не яркостью света, а изменением фазы электромагнитной волны.
Преимущества фазового метода:
- Меньше энергопотерь при передаче сигнала.
- Повышенная устойчивость к помехам.
- Упрощение конструкции за счет отказа от дополнительных модулей обработки интенсивности света.
Где можно применять фотонные вычисления?
Разработка самарских ученых открывает новые возможности в нескольких ключевых областях:
1. Гиперспектральное зондирование Земли
Технология позволяет анализировать данные со спутников и дронов, выявляя скрытые объекты – например, месторождения полезных ископаемых или изменения в экосистемах.
2. Системы безопасности и видеонаблюдения
Фотонный компьютер способен в реальном времени находить и распознавать объекты в видеопотоке, что актуально для аэропортов, умных городов и военных систем.
3. Искусственный интеллект и большие данные
Скорость обработки информации в сотни раз выше, чем у традиционных нейросетей, что делает технологию перспективной для задач машинного обучения.
Планы по внедрению технологии
В ближайшее время ученые планируют выпустить предсерийный образец вычислителя. Проект развивается в рамках Национального центра физики и математики (НЦФМ) при поддержке Минобрнауки РФ и госкорпорации «Росатом».
Ранее модернизированная версия системы была представлена председателю правительства РФ Михаилу Мишустину во время его визита в технопарк «Саров».
Перспективы фотонных вычислений в России
Фотонные технологии могут стать основой для нового поколения суперкомпьютеров, способных решать задачи, недоступные классическим электронным системам. Успехи самарских ученых подтверждают лидерство России в этой области и открывают путь к коммерциализации разработки.
