העברת מידע באמצעות אור

מעבדים (צ'יפים) מבוססי אור מיעלים את מהירות ההולכה במערכות לומדות (Machine Learning)

בעולם הדיגיטלי, כמות המידע המועבר בין מערכות גדלה באופן אקספוננציאלי (מעריכי). העיסוק באינטליגנציה מלאכותית (AI) העלתה את הדרישה ליכולת עיבוד מחשבית הגדולה בהרבה מיכולת העיבוד של המחשבים הרגילים, לפחות כיום. בירחון רב החשיבות Nature (2021) פורסם כי צוות מדענים מאוניברסיטת מונסטר (שבגרמניה) יחד עם צוותים מאוקספורד המחפשים דרכים להגברת כשר העיבוד של המחשבים, הצליחו להראות שמעבדים המבוססים על אור (המידע מגיע באמצעות אור) הנקראים "מעבדים פוטוניים" מעבירים ומעבדים מידע במהירות העולה בהרבה על מהירות המעבדים הקונבנציונליים הנקראים "מעבדים אלקטרוניים".

כידוע האור נע במהירות הגבוהה ביותר בעולם (300,000 ק"מ בשניה), קולון ופרדיי מצאו כי כל הגלים האלקטרומגנטיים נוסעים באותה המהירות כמו האור בחלל ריק, וכי האור עצמו הוא סוג של גל המתנדנד על פני שדות מגנטיים וחשמליים בלתי נראים. עיקרון זה ניתן ליישום בכיוונים רבים, למשל הסיבים האופטיים הם עמוד תווך מרכזי של תשתיות האינטרנט ושל שאר מערכות התקשורת בעולם. כיום קשה לדמיין את חיינו בלעדיהם, אך עד לפני כמה עשורים, רק יחידי סגולה העלו בדעתם שטכנולוגיה כזאת תיתכן.

נמצא, כי מעבדים (Processors) המבוססים על אור מעבדים מידע במהירות שבין 10¹² -10¹⁵ פעולות בשניה. זו מהירות הגבוהה בהרבה ממהירות העיבוד של מעבדים קונבנציונליים, המבוססים על מידע אלקטרוני (כמו כרטיסים גרפיים וכו'), ולכן הם חשובים לתוכנות עתירות חישוב, הנדרשות עבור "מכונות לומדות" (כאלו הלומדות לדבר, לכתוב ו/או לנהוג עצמאית, או לשימוש בעולם הרפואה לשם דיאגנוזה או עיבוד צילומי דימות בתלת מימד וכו') וכן לאפשר חיסכון באנרגיה הנדרשת כצורך מהיכולת לעבד סימולטנית מידע רב (כזה הנדרש בעולם הנהיגה העצמית המחייבת עיבוד מהיר, בו זמני, ומידי המופק מסנסורים רבים).

בעתיד הלא רחוק, שעה שמחשבים יעבדו מידע על פי העקרונות הקוונטיים, ניתן יהיה להגיע ליכולות עיבוד מידע שאף אדם לא מסוגל לדמותן כעת. על פי המדען ריי קורצוויל (מחבר "הסינגולריות מתקרבת"), עתיד זה נמצא כבר לסיפנו, ויגיע לפי תחזיותיו (שרובן התגשמו עד כה) בסביבות שנת 2045. קורצוויל מגדיר את הרגע בו מוח האדם ויכולות החישוב יתחברו לאחד כרגע של "הסינגולריות", לדבריו: "האנושות ניצבת על סף תקופת תמורות מסעירה ביותר בתולדותיה, תקופה שבה ההוויה האנושית תתעשר ובה בעת תתערער. שכן המין האנושי יתנער מכבלי מורשתו הגנטית ויתנשא לפסגות בל-ישוערו של בינה, רווחה חומרית ואריכות ימים".

מי ייתן ונזכה לכך !

קורצוויל ריי (2012) הסינגולריות מתקרבת – כאשר האנושות מתעלה על הביולוגיה הוצ' מגנס

רוזנברג יובל ( דצמבר 2020) התקשורת גילתה את האור מכון דוידסון (ליד מכון ויצמן)

“Parallel convolutional processing using an integrated photonic tensor core” by J. Feldmann, N. Youngblood, M. Karpov, H. Gehring, X. Li, M. Stappers, M. Le Gallo, X. Fu, A. Lukashchuk, A. S. Raja, J. Liu, C. D. Wright, A. Sebastian, T. J. Kippenberg, W. H. P. Pernice and H. Bhaskaran, 6 January 2021, Nature. DOI: 10.1038/s41586-020-03070-1