Array logico programmabile per calcoli complessi

Questo array allevia in modo significativo la sfida della scalabilità nei dispositivi logici ottici e fornisce una piattaforma di calcolo ottico universale per CA (cellular automaton) bidimensionale

Nonostante più di 40 anni di sviluppo, rimane difficile per il calcolo logico ottico supportare più di quattro operandi perché l’elevato parallelismo della luce non è stato completamente sfruttato nei metodi attuali che sono limitati da una non linearità ottica inefficiente e da una modulazione di ingresso ridondante.

I ricercatori cercano da tempo di sfruttare la potenza della luce per l’informatica, con l’obiettivo di raggiungere velocità più elevate e un consumo energetico inferiore rispetto ai sistemi elettronici tradizionali. Il calcolo ottico, che utilizza la luce invece dell’elettricità per eseguire calcoli, promette vantaggi significativi, tra cui parallelismo ed efficienza elevati. Tuttavia, l'implementazione ottica di operazioni logiche complesse ha rappresentato una sfida, limitando le applicazioni pratiche del calcolo ottico.

Una recente scoperta condotta dai ricercatori della Huazhong University of Science and Technology e del Wuhan National Laboratory for Optoelectronics ha ampliato i confini del calcolo ottico. Come riportato su Advanced Photonics (1), hanno sviluppato un array logico programmabile ottico (programmable logic array - PLA) su larga scala in grado di gestire calcoli più complessi. Questo nuovo PLA ottico utilizza la modulazione dello spettro parallelo per ottenere un sistema a 8 ingressi, espandendo significativamente le capacità delle operazioni logiche ottiche.

I ricercatori hanno dimostrato il potenziale del loro PLA ottico eseguendo con successo il Conway's Game of Life (2), un noto automa cellulare bidimensionale. Questo risultato segna la prima volta che un modello così complesso viene eseguito su una piattaforma ottica senza fare affidamento su componenti elettronici per il calcolo non lineare. La capacità del PLA ottico di gestire funzioni logiche avanzate, come decodificatori, comparatori, sommatori e moltiplicatori, dimostra la sua versatilità e il potenziale per applicazioni più ampie nell'informatica digitale.

Questo lavoro innovativo non solo fa avanzare il campo del calcolo ottico, ma fornisce anche una nuova piattaforma per simulare fenomeni complessi. Il successo dei ricercatori nell'esecuzione di vari modelli di automi cellulari, incluso il triangolo di Sierpinski (3), evidenzia la capacità del PLA ottico di supportare compiti computazionali complessi. Questo sviluppo rappresenta un significativo passo avanti nella ricerca di sfruttare la luce per soluzioni informatiche più efficienti e potenti.

Riferimenti:

(1) Large-scale optical programmable logic array for two-dimensional cellular automaton

(2) Conway's Game of Life

(3) triangolo di Sierpinski

Descrizione foto: Matrice logica ottica programmabile su larga scala per automi cellulari bidimensionali. - Credit: Wenkai Zhang (Huazhong University of Science and Technology).

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Large-scale programmable logic array achieves complex computations