Световой суперкомпьютер на рабочем столе: 17 экзафлоп к 2020 году

Британская компания Optalysys собирается в начале 2015 года продемонстрировать прототип инновационного оптического компьютера, в котором вычисления будут производиться на скорости света. В случае успешного продвижения данной технологии её разработчики надеются увидеть подобные ПК, которые по производительности будут конкурировать с экзаскалярными суперкомпьютерами, на рабочих столах пользователей по всему миру.

Описание оптических компьютерных технологий включает в себя несколько конкурирующих направлений. В основе их лежит использование света вместо электричества. Обычно здесь вместо традиционных транзисторов с их электронами используются оптические с фотонами, так же бывают оптоэлектронные устройства, где между традиционными транзисторами используются оптические линии связи.

Optalysys предлогает свой собственный подход. Здесь используется маломощный лазер, направляемый на состоящую из жидких кристаллов сетку, принцип работы которой напоминает жидкокристаллический дисплей. К каждой ячейке-пикселю прикладывается электричество, она меняет прозрачность, за счёт чего проходящий через неё свет также изменяется. Сложные алгоритмы отвечают за подачу напряжения на ячейки, а проходящие через них лучи улавливаются приёмником. Здесь анализируется дифракция, проводится анализ Фурье, позволяя выполнять сложные математические расчёты. Можно использовать множество сеток, что позволяет вести параллельные вычисления.

У светового компьютера есть два огромных преимущества перед традиционные: вычислительная мощность на уровне суперкомпьютеров и низкое энергопотребление. Кроме того, если в кремниевых процессорах, несмотря на всю их скорость, вычисления происходят последовательно, то здесь луч света попадает на все кристаллы одновременно, так что число вычислений в единицу времени может исчисляться сотнями тысяч или миллионами, выполняемыми со скоростью света.

Что касается энергопотребления, приблизительная оценка говорит о расходе на электричество в размере $3500 в год, тогда как самый производительный (34 петафлоп) современный суперкомпьютер ежегодно обходится в $21 млн. К 2017 году Optalysys собирается представить световой компьютер Optical Solver производительностью 9 петафлоп (плюс дополнение для традиционных суперкомпьютеров производительностью 1,32 петафлоп). Это будет только начало: в 2020 году производительность должна будет достичь 17,1 экзафлоп. Запланированный же на будущий январь прототип будет обладать производительностью 340 гигафлоп.