Американские физики спроектировали компактный оптический аналоговый вычислитель

N+1Hi-Tech

Метаматериалы помогут решать уравнения со скоростью света

Марат Хамадеев

Источник: Heedong Goh and Andrea Alù / Physical Review Letters, 2022

Американские физики спроектировали компактный оптический аналоговый вычислитель, который практически мгновенно решает дифференциальные и интегральные уравнения. В его основе лежит метаматериал с субволновым распределением диэлектрической проницаемости, а решение кодируется в рассеянной на нем волне. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.

Классические компьютеры неразрывно ассоциируются с цифровой электроникой. Цифровой подход основан на представлении информации в виде единиц и нулей и ее обработке с помощью битовых операций. Такой подход естественен при сложении или вычитании целых и даже рациональных чисел. Он же применяется и при обработке аналоговых сигналов, которые представляют собой функции одной или нескольких переменных. В этом случае необходимо производить аналогово-цифровые преобразования.

Вместе с тем существует другой подход, основанный на использовании аналоговых компьютеров. В нем обработка аналоговой информации производится вычислителем напрямую. Благодаря этому аналоговый подход обладает преимуществом в скорости при работе с функциями, например, дифференцировании, интегрировании или решении дифференциальных уравнений. Строго говоря, первые вычислительные машины были именно аналоговыми, в частности, механическими (например, Антикитерский механизм). Их ключевым недостатком стало отсутствие универсальности, и, в конце концов, во второй половине аналоговые компьютеры уступили своё место цифровым устройствам, чья вычислительная мощность на тот момент росла согласно закону Мура.

В наши дни закон Мура сильно замедлился. В поисках способов ускорения вычислений физики и инженеры все чаще стали смотреть в сторону аналоговых компьютеров. Этому способствует бурный прогресс в области создания материалов, по-новому взаимодействующих со светом. Например, мы уже рассказывали, как ученые создали оптические и терагерцовые аналоговые нейтронные сети. Ключевым недостатком этих технологий стал их большой размер, что не позволяет реализовать их на чипе.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Физика невозможного Физика невозможного

Научное исследование мира силовых полей, телепортации и путешествий во времени

kiozk originals
Виртуальная оперативная память в Android: зачем она нужна и насколько полезна Виртуальная оперативная память в Android: зачем она нужна и насколько полезна

Рассказываем о технологии виртуальной оперативной памяти в смартфонах на Android

CHIP
Гордые птицы: как показывает женщин Педро Альмодовар Гордые птицы: как показывает женщин Педро Альмодовар

Как женщины в фильмах Педро Альмодовара воплотили идеи феминизма?

Esquire
«Романтизация — один из инструментов для нормализации насилия» «Романтизация — один из инструментов для нормализации насилия»

Режиссер Михаил Бородин о своем фильме «Продукты 24»

Weekend
Фотопроект: странные вещи из московских квартир, которые не дали выбросить арендаторам Фотопроект: странные вещи из московских квартир, которые не дали выбросить арендаторам

Предметы из квартир, которые нельзя вынести на помойку

Esquire
Осторожно, массаж Ко Би До: почему его нельзя делать до 30 лет и самостоятельно Осторожно, массаж Ко Би До: почему его нельзя делать до 30 лет и самостоятельно

Ко Би До - не новое изобретение, этой технике массажа сотни лет

Cosmopolitan
Теракт, авария, удар: из-за чего спортсмены погибали во время Олимпийских игр Теракт, авария, удар: из-за чего спортсмены погибали во время Олимпийских игр

Истории, когда спортсмены не возвращались с соревнований домой

Cosmopolitan
Самурай в кино Самурай в кино

Как финансист Олег Туманов создал первый в России онлайн-кинотеатр Ivi

Forbes
Стоит как каменный: 5 памятников члену со всего мира Стоит как каменный: 5 памятников члену со всего мира

От "Черного члена" в Новой Зеландии до Парка пенисов в Южной Корее

Playboy
Женское счастье Женское счастье

Чего на самом деле хотят женщины?

Cosmopolitan
Отказаться от лишнего и стать счастливее: от чего нам всем пора избавиться? Отказаться от лишнего и стать счастливее: от чего нам всем пора избавиться?

14 вещей в жизни, от которых давно пора избавиться

Psychologies
Эркюль Пуаро: как создавался образ знаменитого детектива из романов Агаты Кристи Эркюль Пуаро: как создавался образ знаменитого детектива из романов Агаты Кристи

В чем главное отличие Эркюля Пуаро от Шерлока Холмса? Разбираем его образ

Esquire
Лед, снег, слезы и рекорды: героини Олимпиады в Пекине Лед, снег, слезы и рекорды: героини Олимпиады в Пекине

С чем бы ни сталкивались спортсменки, они выходили на старт и ставили рекорды

Forbes
Лучшие годы Лучшие годы

Когда квартира обладает огромным потенциалом, интерьер формируется сам по себе

Идеи Вашего Дома
Чак Паланик «Рождение звука». Отрывок из новой книги культового американского писателя Чак Паланик «Рождение звука». Отрывок из новой книги культового американского писателя

Отрывок из романа «Рождение звука» о профессиональном звукомонтажере-щумовике

СНОБ
Новый взгляд на старый свет Новый взгляд на старый свет

Союз великого вина и современного искусства

Robb Report
Занимательная нумерология: почему бразильцы не отмечают 24-летие, а в небоскребах Нью-Йорка нет 13 этажа Занимательная нумерология: почему бразильцы не отмечают 24-летие, а в небоскребах Нью-Йорка нет 13 этажа

Рассказываем про "проклятые" числа в разных странах.

Playboy
«Мы равны, не одинаковы» «Мы равны, не одинаковы»

Александр Цыпкин – о мужчинах и женщинах

Добрые советы
Защита легких от рака и табачного дыма Защита легких от рака и табачного дыма

Отказ от курения улучшает прогноз заболевания у пациентов с раком легкого

Наука
Шимпанзе обработали раны насекомыми Шимпанзе обработали раны насекомыми

Приматы научились лечить собственные раны и раны сородичей насекомыми

N+1
Как правильно вести себя во время зомби-апокалипсиса Как правильно вести себя во время зомби-апокалипсиса

Ветераны группы ВМС США и спецназа Израиля — что делать в зомби-апокалипсис

Esquire
Дело Кантора живет: как математики всех стран соединились Дело Кантора живет: как математики всех стран соединились

Галле Георг Кантор был недоволен уровнем взаимодействия математиков

N+1
Windows 11 против Windows 10: стоит ли вам обновляться? Windows 11 против Windows 10: стоит ли вам обновляться?

Плюсы и минусы обновления операционной системы от Microsoft с 10 на 11 версию

Популярная механика
Утренняя зарядка: комплекс для пробуждения Утренняя зарядка: комплекс для пробуждения

Утренняя активность заряжает энергией, настраивает на продуктивный день

РБК
Почему сводит ноги и что с этим делать Почему сводит ноги и что с этим делать

Почему сводит ноги, как от этого избавиться и могут ли судороги быть опасны

РБК
В свете сверхновых В свете сверхновых

Присмотримся к влиянию звёзд на земную жизнь

Наука и жизнь
Война будущего Война будущего

Борьба за территорию сменяется борьбой за умы

Esquire
Выживут только инфорги: как распознать человека новой эпохи Выживут только инфорги: как распознать человека новой эпохи

Инфорги – люди, которые придут на смену Homo sapiens

Популярная механика
«Только определённым людям «Только определённым людям

Почему учителя в США хотели отменить комикс "Маус"?

Популярная механика
Как водители наказывают обочечников на дороге (сурово, но справедливо) Как водители наказывают обочечников на дороге (сурово, но справедливо)

Нашумевшие истории о противостоянии обочечников с принципиальными водителями

РБК
Открыть в приложении