激光电脑的巨大潜力
来源:中华百科图书 类别:阅读 发布时间:05-19
电子计算机, 是於本世纪40 年代出生的.此后不久, 科学家們便开始研制光计算机.电子计算机是以电子输送信息, 而光计算机是以光子输送信息.
激光器问世后, 科学家們自然而然地想到使用光元素器件來制造光计算机.可是, 设计和进展缓慢, 一直没有结果.於是, 当时世界上的光学权威, 美国斯坦福大学的卓泽夫.古德曼教授认为, 以最乐观的估计, 光计算机的诞生也要迟至21 世纪.
1986 年, 美国有名的贝尔实验室发明了用砷化镓制成的光学开关.当然, 這种开关不是我們日常使用的机械式扳动开关或揿钮式开关, 這种开关实质上是用光脉冲來控制仪器工作或休息的装置.
1990 年1 月底, 贝尔实验室向大家展示了一台用光脉冲來计算的实验装置.尽管這台装置跟普通电子计算机中的简单程序处理器一样, 但它的问世毕竟說明光计算机的研究, 已向前迈进了一大步.
电子计算机自诞生后, 发展速度是非常快的.由於结构日趋复杂化和高度集成化, 於是出现了一系列难以克服的问题.
第一个问题是, 尽管在电子元器件中传输的是很弱的电流, 但随着元器件的高度密集, 不仅工作时产生的热量会急剧增加, 而且相邻的元件也会彼此干扰.
第二个问题是, 电子计算机的元器件中, 电子的运动速度约为每秒60 千米.即便是在砷化镓器件中, 电子的运动速度也不会超过每秒500 千米.也就是說, 电子在导体中最快的运动速度也不及光子流运动速度的10%, 這就大大限制了运算速度的提高.而且, 当电子计算机的工作频率超过100 兆赫, 或每秒转换(运算)1 亿次时, 还会出现一些不正常的情况.
第三个问题是, 由於计算机的结构和功能日趋复杂化, 组成运算电路的电子元件也日益增多.为了在有限的面积上容纳下更多的元件, 人們早就將许许多多元件密集起來, 做成一个个小方块.這类方块就叫集成块, 或叫集成电路.每个集成块是通过身上的插脚, 固定在位置上, 并与整个电路相连的.超大规模集成块的插脚数目是很多的, 而且越來越多, 目前最多的已有 300 只插脚.若於年后, 也许会出现有上千个插脚的集成块, 它們会占据很大的地盘, 以致腾不出足够的宅基來安排它們.
随着巨型计算机的出现, 這些问题会日益严重.而要解决這些问题, 只有將综合功能性的计算机装置逐一分解成许多功能单一的装置, 然后再用专门的联接装置將它們一个个地连接起來, 但這样一來, 计算装置就会变得更加复杂化.
如果用激光计算机, 就不存在這些棘手的问题了.在光脑中, 输送信息的是光子, 运动速度相当於光速度(每秒30 万千米), 要比电子运动速度快得多.而且, 光子携带和传递信息的能力也远远强於电子.
目前, 美国、日本的不少公司都在不惜巨资研制激光计算机.预计在最近10 年内, 將开发出超级光计算机, 运算速度至少比现有的光计算机快1000 倍.
以激光为基础的计算机能广泛地用來执行一些新任务, 例如预测天气、气候等一些复杂而多变的过程.再如, 还可以应用在电话的传输上.因为电话信号正在逐步由光导纤维中的激光束來传送, 如果用光计算机來处理這些信号, 就不必再像现在這样, 需要在电话局内將携带声音的光脉冲转变成电脉冲, 经电子计算机处理后再转换成光脉冲发送出去.即可以省掉光—电— 光的转换过程, 直接將携带声音信号的光脉冲加以处理后发送出去, 這样, 便大大提高了传送效率.
由於光计算机善於进行大量的运算, 所以能高效地直接处理视觉形式、声波形式, 以及其他任何自然形式的信息.此外, 它还是识别和合成语言、图画和手势的理想工具.這样, 光计算机就能以最自然的形式进行人机对话和人机交流. |