Paralel dan Multipleks: Gelombang Baru Operasi Logika Semua Optik
Kemajuan dalam AI dan IoT mendorong permintaan akan komputasi yang lebih bertenaga, sehingga mengarah pada solusi inovatif seperti komputasi optik.
Metode “pengecoran difraksi” baru Universitas Tokyo menggunakan cahaya untuk mencapai pemrosesan data yang lebih cepat dan efisien, menandai langkah signifikan menuju revolusi industri komputasi.
Dalam beberapa tahun terakhir, ekspansi pesat kecerdasan buatan dan Internet of Things (IoT) telah menyebabkan peningkatan dramatis dalam permintaan komputasi. Komputasi elektronik tradisional, bagaimanapun, sudah mendekati batas kinerjanya, berjuang untuk mengikuti hukum Moore, yang memperkirakan penggandaan transistor pada microchip setiap dua tahun. Hal ini memicu pencarian paradigma komputasi baru yang dapat memenuhi kebutuhan yang terus meningkat akan kecepatan, skala, dan efisiensi energi. Bidang yang sangat menjanjikan adalah komputasi optik, yang memanfaatkan sifat unik cahaya untuk melakukan komputasi.
Perintis Komputasi Optik
Di Lab Fotonik Informasi di Universitas Tokyo, para peneliti telah membuat kemajuan signifikan dalam bidang ini dengan pengembangan arsitektur komputasi optik baru yang dikenal sebagai “pengecoran difraksi.” Sebagaimana dirinci dalam Fotonik Tingkat Lanjutmetode ini menyempurnakan konsep paralelisme spasial cahaya, sebuah ide yang awalnya dieksplorasi pada tahun 1980-an melalui teknik yang disebut “pengecoran bayangan”. Meskipun pengecoran bayangan menawarkan wawasan yang berharga, ketergantungannya pada optik geometris membatasi fleksibilitas dan kemampuannya untuk berintegrasi dengan teknologi lain.
Teknik pengecoran difraksi baru mengatasi keterbatasan ini dengan menggunakan optik gelombang. Lapisan elemen optik difraksi dilatih untuk memanfaatkan paralelisme spasial dan sifat gelombang cahaya, seperti difraksi dan interferensi. Hal ini memungkinkan operasi logika yang dapat diskalakan dan paralel dengan fleksibilitas dan kemampuan integrasi yang tinggi. Pengoperasiannya dapat diubah hanya dengan mengubah pola iluminasi, menghilangkan kebutuhan untuk pengkodean dan penguraian kode input dan output.
Implikasi dan Penerapan di Masa Depan
Demonstrasi numerik pengecoran difraksi telah menunjukkan hasil yang mengesankan, mencapai keenam belas operasi logika pada dua input biner paralel 256-bit tanpa kesalahan, dan pada kecepatan cahaya. Arsitektur ini menawarkan keunggulan signifikan dalam skalabilitas dan integrasi, menjadikannya kandidat yang menjanjikan untuk sistem komputasi generasi mendatang. Sifatnya yang fleksibel dan dapat dikonfigurasi ulang juga membuka berbagai aplikasi, mulai dari pemrosesan gambar hingga akselerator komputasi optik.
Penelitian ini, yang dilakukan sebagai bagian dari proyek Grant-in-Aid for Transformative Research Areas yang dipimpin oleh Profesor Tetsuya Kawanishi di Universitas Waseda, menyoroti potensi komputasi optik menggunakan paralelisme spasial sebagai landasan untuk sistem komputasi masa depan. Hal ini juga meletakkan dasar bagi kerangka pemrosesan informasi baru yang mengintegrasikan pencitraan, penginderaan, dan komputasi, yang berpotensi meluas ke berbagai bidang.
Untuk informasi lebih lanjut mengenai penelitian ini, lihat Dari Gelombang Cahaya ke Logika: Komputasi Optik Tercanggih.
Referensi: “Difraksi casting” oleh Ryosuke Mashiko, Makoto Naruse dan Ryoichi Horisaki, 3 Oktober 2024, Fotonik Tingkat Lanjut.
DOI: 10.1117/1.AP.6.5.056005
