Databehandling med lasere kunne styrke Genomics og AI

Efterhånden som omkostningerne ved at sekventere en persons genom falder, vokser efterspørgslen efter den computerkraft, der er nødvendig for at give mening i den genetiske information. Nicholas New håber, at noget af det vil blive arbejdet på af en processor, der analyserer data ved hjælp af laserlys, bygget af hans britiske startup, Optalysys .

New siger, at hans virksomheds eksotiske tilgang til at knuse data dramatisk kan opgradere en konventionel computer ved at overtage noget af det mest krævende arbejde inden for applikationer som genomik og simulering af vejr. Gryntearbejdet kan optikken klare, siger han.

Forskere har arbejdet på ideen om at bruge optik frem for elektronik til at behandle data i årtier med lidt kommerciel trækkraft. Men New hævder, at det nu er nødvendigt, fordi producenter som Intel indrømmer, at de ikke kan blive ved med at forbedre konventionelle chips i det tempo, de plejede (se Moore's Law Is Dead. Now What? ).

Manipulering af laserstråler kodet med data giver en genvej til visse vanskelige computeroperationer.

Optalysys' teknologi udfører en matematisk funktion kaldet Fourier-transformationen ved at kode data, f.eks. en genomsekvens, til en laserstråle. Dataene kan manipuleres ved at få lysbølger i strålen til at interferere med hinanden, udføre beregningen ved at udnytte lysets fysik og generere et mønster, der koder for resultatet. Mønsteret aflæses af en kamerasensor og føres tilbage til en konventionel computers elektroniske kredsløb. Den optiske tilgang er hurtigere, fordi den opnår i et enkelt trin, hvad der ville tage mange operationer af en elektronisk computer, siger New.

Teknologien blev aktiveret af forbrugerelektronikindustrien, der sænkede omkostningerne ved komponenter kaldet rumlige lysmodulatorer, som bruges til at styre lys inde i projektorer. Virksomheden planlægger at frigive sit første produkt næste år, rettet mod højtydende computere, der bruges til behandling af genomiske data. Det vil tage form af et PCI Express-kort, en standardkomponent, der bruges til at opgradere pc'er eller servere, der normalt bruges til grafikprocessorer. Optalysys arbejder også på et Pentagon-forskningsprojekt, der undersøger teknologier, der kan krympe supercomputere til skrivebordsstørrelse, og en europæisk projekt om forbedring af vejrsimuleringer.

Fransk startup Lys på , grundlagt tidligere i år, har også bygget et system, der bruger optiske tricks til at behandle data, der bæres af laserlys. Virksomheden sigter mod et trick, der bruges i maskinlæring, der komprimerer information ved at multiplicere den med tilfældige data.

Den teknik er nyttig, men besværlig for konventionelle computere, der arbejder med store datasæt, siger Laurent Daudet, LightOns teknologichef og professor i fysik ved Université Paris Diderot. Hans system får lettere den samme effekt ved at udnytte den tilfældige spredning, der naturligt opstår, når lys passerer gennem gennemskinneligt materiale.

Computere stinker virkelig på det her, [men] man kan bruge naturen til at gøre det i stedet, siger Daudet. Han og LightOns to andre grundlæggere offentliggjorte resultater sidste år viser, hvordan det fungerer. Virksomheden arbejder på at vise, at dets system også kan udføre andre operationer, og sigter mod at sætte en ny prototype online som en cloud-tjeneste, som andre kan eksperimentere med, siger Daudet.

Timingen er god for disse startups. Erkendelsen af, at eksisterende chipdesign ikke længere vil forbedres i det eksponentielle tempo, de plejede at gøre, gør industrien mere åben for nye ideer, siger Horst Simon , vicedirektør for Lawrence Berkeley National Laboratory. Da konventionelle chips ikke bliver hurtigere længere, ser alternative ruter mere attraktive ud, siger Simon.

Disse alternative ruter omfatter kvantecomputere og chipdesign, der er specialiseret til AI, såvel som optiske computersystemer. Simon tvivler på, at optisk teknologi vil overtage alle former for databehandling, men siger, at den måske endelig finder et praktisk sted. Der kan være nicheapplikationer, hvor dens ydeevne giver mening, siger han.

skjule