Оптические компьютеры
Разумеется, появится и пятое поколение, и ознаменовано оно будет созданием офисного оборудования на оптических элементах. С течением времени оптика из сети общего пользования начнет проникать в помещения компаний. В конечном счете, свет доберется и до компьютеров. По всей вероятности, в компьютерах оптическая технология смешается с электронной. Это сочетание намного повысит быстродействие компьютеров по сравнению с сегодняшним. По оценкам некоторых специалистов для решения задач, на которые сейчас уходят годы, будет требоваться всего лишь несколько часов.
В частности, подобные системы будут хорошо приспособлены для распознавания образов по типу того, как это делает человеческий мозг, обрабатывая зрительную информацию. Хотя и может казаться, что эта задача представляет лишь ограниченный интерес, но распознавание образов является необычайно мощным инструментом, способным оказать глубокое воздействие на развитие весьма широкого круга приложений, охватывающего не только ведение учета или проведение детективных расследований, но и программное обеспечение для детей. Например, дети будут иметь возможность ближе познакомиться с неизвестным им видом животных, просматривая фотографии. Сегодняшние компьютеры не позволяют вплотную подойти к реализации подобных возможностей в полной мере.
Построение компьютера на оптических компонентах, или оптического компьютера, может звучать как научная фантастика, но такой компьютер был в действительности изготовлен. Еще в 1994 году группа студентов под руководством Гарри Ф. Джордана (Harry F. Jordan), Винсента П. Хейринга (Vincent P. Heuring) и Роберта Ф. Фойерштай-на (Robert F. Feuerstein) разработала устройство, которое, по их утверждению, можно смело назвать первым оптическим компьютером общего назначения (Stored Program Optical Computer — SPOC). Пожалуй, «общего назначения» — это преувеличение. Компьютер мог выполнять основные арифметические операции, но не думайте, что на нем удалось бы запустить Microsoft Office.
Исследователи также упорно работают над созданием квантовых компьютеров, т.е. компьютеров, в которых для представления битов и байтов используются частицы атомарных и субатомных размеров. Более того, квибиты (от quibit — quantum-bit, или квантовый бит) способны удерживаться во множестве состояний, что позволит основанным на них компьютерам одновременно выполнять практически неограниченное количество различных вычислений.
Ранние оптические компьютеры, наподобие SPOC, страдали рядом недостатков, один из которых, занимающий далеко не последнее место, был связан с памятью. Ко времени создания упомянутой группой компьютера SPOC еще не были найдены способы замедления света или удержания его в стационарном состоянии в течение достаточно длительного промежутка времени, позволяющего использовать свет для хранения информации. Кроме того, указанная система состояла из множества оптоволоконных кабелей, коммутаторов и соединителей и имела очень сложную конструкцию.
Результаты недавних разработок позволяют надеяться на преодоление описанных трудностей. Исследователями создано множество архитектур, которые дают разработчикам возможность уменьшить размеры оптического компьютера и упростить его конструкцию. Вероятно, наиболее популярными являются устройства на основе микроэлектромеханических элементов (MicroElectroMechanical — MEM). В этих устройствах используются наборы крохотных зеркал, которые могут поворачиваться и перемещаться под разными углами, обеспечивая прохождение света через устройство за счет многократных отражений.
Однако имеющиеся на сегодняшний день оптические коммутаторы все еще требуют преобразования световых импульсов в электрические, чтобы поток данных можно было направить по нужному адресу. Эта проблема в значительной степени связана с невозможностью обеспечить хранение света в памяти. Недавно исследователями из института Роланда (Rowland Institute) и Гарвардского университета (Harvard University) был предпринят первый шаг к созданию прототипа оптической памяти. Для остановки света обе группы использовали бозе-эйнштейновский конденсат (Bose-Einstein Condensate — ВЕС) — наиболее «холодный» из всех когда-либо созданных человеком материал, образующийся при температуре -460е F (-273° С). При возбуждении атомов ВЕС лазерным излучением они поглощают и захватывают свет, переизлучая его лишь после выключения лазера.
Исследователи надеются, что эту технологию можно будет применять не только в оптической памяти. Можно также ожидать появления фотонных маршрутизаторов, в которых перемещение потоков данных будет управляться фотонами. Точно так же, исследователи рассчитывают на то, что ВЕС можно будет использовать для хранения квибитов, тем самым способствуя развитию квантовой вычислительной техники.