光計算機

時間：2024-01-21 21:35:01 | 來源：信息時代

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光計算機：
光計算機是由光代替電子或電流，實現(xiàn)高速處理大容量信息的計算機。
為什么要研究光計算機呢？因為光計算機有許多優(yōu)點。
首先，傳遞信息速度快。電腦中的電子運動速度在理想情況下是光速，但在導體中的速度，最高不會超過每秒 500 千米，還不及光子流在導體中速度的 10％，目前電腦的運算速度預(yù)計比光計算機慢上千倍。
其次，可以很容易實現(xiàn)并行處理信息。電腦中的電子是沿固定線路流動的。光計算機中利用反射鏡、棱鏡、分光鏡等，可以隨意控制和改變方向，這樣，在傳遞信息時，光束不需要導體了，可以相互交叉而不損失信息。有人作過這樣的比喻：如果將電子通道比作鐵路網(wǎng)，光子通道比作空中航線，那么，作為“火車”的電子將沿著“鐵軌”運行，當“火車”過“站”時，需降低速度。而作為“飛機”的光子卻可以筆直地飛達目標，甚至在橫越其他“飛機的航線”時，也不用減速。鐵路網(wǎng)的密集度畢竟是有限的，而空中航線的密集度幾乎是無限的，一塊直徑只有 5 分硬幣大小的棱鏡，通過信息的能力卻是現(xiàn)在全世界電話電纜的許多倍。
再者，無發(fā)熱問題。電子會使計算機發(fā)熱，而光子不會。1969 年，研究光計算機的序幕由美國麻省理工學院的科學家揭開。
1982 年，英國赫羅特一瓦特大學物理系教授德斯蒙德·史密斯研制出光晶體管。
1983 年，日本京都大學電氣工程系佐佐木昭夫教授、騰田茂夫副教授也獨立地研制出光晶體管。
1986 年，美國貝爾實驗室發(fā)明了用半導體做成的光晶體管。光晶體管像晶體管一樣，有 3 個“腳”，兩個是輸入信號的，叫基極和控制極；第 3 個是輸出信號的。基極是一種反射薄膜，在控制光束下，反射薄膜對輸入的光束作出反射或不反射的反應(yīng)。這樣，光晶體管的功能與晶體管的功能一樣，起到“開”與“關(guān)”的作用。然后，科學家運用集成光路技術(shù)，把光晶體管、光源存貯器等元件集積在一塊芯片上，制成集成光路，與集成電路相似。最后，選用集成光路進行組裝，就得到光計算機。
1990 年 1 月底，貝爾實驗室制成第一臺光計算機，盡管它的裝置很粗糙，由激光器、透鏡、棱鏡等組成，只能用來計算。但是，它畢竟是光計算機領(lǐng)
域中的一大突破。
光計算機比電子計算機更先進，它的運算速度至少比現(xiàn)在的計算機快 1000 倍，高達 1 萬億次，存儲容量比現(xiàn)在的計算機大百萬倍。光計算機能識別和合成語言、圖畫和手勢。能學習文字，連潦草的手寫文字都能辨認；不僅如此，在遇到錯誤的文字時，它還能“聯(lián)想”出正確的字形。光計算機的出現(xiàn)，將使 21 世紀成為人機交際的時代。
光計算機的運用非常廣泛，特別是在一些特殊領(lǐng)域，比如預(yù)測天氣、氣候等一些復雜而多變的過程，還可應(yīng)用在電話的傳輸上。由于現(xiàn)在的通信已發(fā)展到光纖通信，使用電子計算機，就必須把光信號變?yōu)殡娦盘枺绻褂霉庥嬎銠C，就不必了，這也就方便多了。
現(xiàn)在，全世界除了貝爾實驗室外，日本和德國的其他公司都投入巨資研制光計算機，預(yù)計在 21 世紀，將出現(xiàn)更加先進的光計算機。