Создан первый в мире оптический аналоговый компьютер: работает на фотонах и электронах

Исследовательская лаборатория Microsoft в Кембридже представила первый в мире аналоговый оптический компьютер, который обещает молниеносно решать проблемы оптимизации, говорится в пресс- релизе ИТ-гиганта. Компьютер использует фотоны и электроны для обработки непрерывных данных вместо того, чтобы сжимать их в двоичные биты с помощью транзисторов.

Суть проекта, который был завершен с помощью банка Barclays, в том, чтобы как можно быстрее решать оптимизационные проблемы, нарастающие по мере развития финансовых и логистических услуг. Проблемы оптимизации окружают нас повсюду, будь то управление электричеством в сети или доставка товаров к вашему порогу со склада продавца. Оптимизация предполагает использование наименьших ресурсов для максимизации отдачи от процессов. Однако даже самые быстрые компьютеры в мире могут потратить годы на их решение, как только размер проблемы вырастет.

Что не так с современной оптимизацией

Авторы проекта приводят в качестве примера классическую "проблему коммивояжера". Этот условный предприниматель постоянно ищет оптимальный маршрут для посещения перечня городов, прежде чем вернуться в исходную точку. При расчете для пяти городов ему можно выбрать 12 возможных маршрутов. Однако по мере роста числа городов потенциальные маршруты расширяются в геометрической прогрессии, что делает присчитывание оптимальных и экономных маршрутов просто нереальным – не хватает вычислительных возможностей.

Сегодня специалисты используют эвристические алгоритмы, которые могут дать приблизительные решения таких логистических проблем. Однако даже с их специализированным оборудованием этот подход не дает практической альтернативы обычным компьютерам, которые ограничены своей бинарной абстракцией задач.

Что придумали в Microsoft

Исследовательская группа ИТ-гиганта предлагает более выразительную абстракцию, позволяющую использовать смешанные переменные, как бинарные, так и непрерывные, для решения задач оптимизации. Команда добилась этого с помощью аналогового оптического компьютера, который они называют Analog Interactive Machine (AIM).

Ученые применили способность фотонов взаимодействовать не друг с другом, а с материей, через которую они путешествуют, для выполнения простых математических операций, таких как сложение и умножение.

Создав физическую систему, использующую оптику и электронику для выполнения векторно-матричного умножения, команда нашла способ эффективно и быстро выполнять вычисления, необходимые для поиска решений задач оптимизации. Кроме того, компоненты этой системы были миниатюризированы, чтобы вместить крошечные микросхемы сантиметрового масштаба, что делает AIM совсем небольшим.

Как проходят испытания оптического компьютера AIM

Чтобы испытать свой необычный компьютер в реальном мире исследователи Microsoft с британским банком Barclays, для тестирования приложений на финансовых рынках. Расчеты по межбанковским операциям осуществляются в клиринговых палатах, которые ежедневно обрабатывают сотни тысяч операций. По мере масштабирования банковских транзакций расчеты занимают все больше времени, что является реальной проблемой оптимизации.

Команда Microsoft уже успешно оптимизировала расчеты с базовой моделью AIM и сейчас команда работает над масштабированием компьютера, чтобы он мог обрабатывать большее количество переменных и больше данных.

Microsoft считает, что их оптический компьютер может буквально открыть спектр возможностей для исследователей, а также сократить ресурсы, затрачиваемые на выполнение сложных вычислений.

Ранее Фокус писал, что самый точный в мире квантовый компьютер на подходе: ученые получили ключевую "деталь".