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比人脑快 1000 倍!牛津大学研发的这款光子芯片或将取代CPU

熟悉计算机的人应该都知道“摩尔定律”,这是由上个世纪60年代英特尔(Intel)创始人之一的戈登·摩尔(Gordon Moore)提出来的理论。具体内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。这一定律揭示了信息技术进步的速度,多年来也一直被广大电子行业从业人员奉为圭臬,但现在这个定律不断传出即将失效的声音。

这是为什么呢?随着芯片技术的不断发展,“摩尔定律”也逐渐遇到了物理法则的限制,自进入 21 世纪以来,也出现了一些弊端。研究人员认为,在未来单纯的依靠晶体管的堆叠是无法有效的提升计算机的性能的,而光子芯片则被认为是在未来比较有潜质的发展方向之一。

相对于依赖电子进行数据传输的集成电路,光子集成电路的技术难点在于如何对光传播这一过程进行有效地控制,这是光子芯片实现应用的最大难题。而近日牛津大学的研究团队称,他们已经研发出了一种专门的光子芯片,能够模拟人脑神经突触的结构形成可高速传递信息的“光子突触”。在测试中,这种芯片的运算速度可以比人脑的速度快1000倍。如果这种芯片如果用于超级计算机,则可最大限度地同时储存信息,并只需使用最小的功率。

和传统的电子芯片不同,这款微芯片是由光驱动的,用光信号的传输数据,它们可以在比任何电子处理系统都更低的能量供应下执行高速计算,速度还比现有的标准处理器快了 10倍甚至50 倍,达到了 300Gbps,同时能耗大幅降低。而且传统电子芯片会由于发热而导致各种问题都不会在光子芯片上出现,这也是光子芯片极大的优越性之一。最主要的是,相较于光子芯片,电子芯片的晶体管数每年增长50%,但CPU的性能每年仅增长10%,这也是电子芯片可能被淘汰的致命因素,因此在未来,CPU被取代也只是时间问题。

尽管迄今为止,研究团队只进行了测试,证明了该微芯片在“突触模拟”中的可编程性和有效性。但研究人员称,他们的这一大脑启发的创新显示了神经形态计算工具的解决方案的一个基本要求,成为以后更深入研究的一块敲门砖。

但无论如何,光子芯片这项技术的成熟将会给我们的生活带来巨大的影响,最直观的体现就是在更强性能却更省电的处理器。而长远来看,这种远超人脑

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