Китайские исследователи разработали «цифровой двойник» оптического компьютера для удаленного проектирования и тестирования

Оптические вычисления, в которых обработка данных осуществляется с помощью света, а не электрических сигналов, рассматриваются как многообещающая технология для повышения эффективности искусственного интеллекта и радикального снижения энергозатрат. Тем не менее, проектирование алгоритмов для таких архитектур традиционно сопряжено с необходимостью бронирования дефицитного и дорогостоящего оборудования, что вынуждает исследователей работать в режиме очереди и каждый раз выполнять кропотливую перекалибровку установки.

Для преодоления этих барьеров китайские специалисты представили платформу Digital Twin Optical Computing System (DT-OCS), подробности о которой были опубликованы в издании Opto-Electronic Advances. Решение позволяет создавать полноценные цифровые двойники оптических компьютеров, способные с высокой степенью достоверности эмулировать их функционирование при любых рабочих параметрах без обращения к физическим модулям.

По своей архитектуре DT-OCS представляет собой прецизионный симулятор, работающий в тандеме с реальной аппаратурой. В ходе экспериментальной апробации ученые задействовали передовой оптический вычислительный комплекс и чип, спроектированный на базе кремниевой фотоники, успешно протестировав систему на задачах распознавания визуальных образов и решения последовательных логических цепочек.

Испытания подтвердили, что алгоритмы, оптимизированные в виртуальной среде, бесшовно переносятся на физические компоненты без необходимости ручной донастройки. При этом показатели реальной производительности продемонстрировали практически полное соответствие прогнозам, полученным в ходе моделирования.

Поскольку основные этапы обучения и подбора конфигураций перенесены в цифровую плоскость, несколько исследовательских групп могут работать параллельно, исключая зависимость от доступности единичного образца оборудования. Это существенно оптимизирует временные и финансовые затраты на проведение научных изысканий.

Разработчики предоставили открытый доступ к платформе DT-OCS и соответствующим датасетам. Это открывает возможности для сторонних специалистов тестировать и совершенствовать свои алгоритмы, не обладая собственной дорогостоящей оптической инфраструктурой.

Согласно позиции авторов проекта, эволюция оптических вычислений невозможна без интеграции физического «железа» и программных аналогов, полностью воспроизводящих вычислительные процессы. Подобная синергия способна вывести оптические компьютеры из категории узкоспециализированных прототипов в разряд общедоступных и воспроизводимых исследовательских инструментов.

Источник: iXBT