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 加州理工学院（Caltech）研究人员推出一款时钟速度可超过 100 GHz 全光学电脑，有望推动运算世界转型跃进，并开启超快运算的新时代。 外媒 Boy Genius Report 报道，电脑时钟速度决定执行指令的速度，是影响效能的关键因素。 从历史上看，时脉速度依循摩尔定律稳步提升，但在 2000 年代初期，时脉速度停滞在 5 GHz 左右，这背后有两大主要障碍。 第一个是 Dennard 缩放比例定律（Dennard Scaling），它认为缩小晶体管可维持效率。 然而，较小的电晶体会漏出电流，导致更高的功耗; 同时，冯纽曼瓶颈（Von Neumann bottleneck）限制内存与处理器之间的资料传输速度。 这些挑战延缓需要超高速处理的应用。 但据AI论文平台arXiv上一项预先发表的研究，这一切很快就会改变，因为第一台100GHz全光电脑即将诞生，透过使用光来取代电力，避开这些限制。 这台新电脑的核心是一种基于光学实现的循环神经网络。 该设备完全在光学领域内运作，利用激光脉冲来处理数据。 其中一个关键零组件是光学腔体，它同时作为内存和运算层。 光讯号以激光脉冲的频率进行高速循环和操作。 这种架构使全光电脑以无与伦比的速度和效率执行信号分类、时间序列预测及影像生成等任务。 与传统设计不同的是，光学方法消除与数据传输和功率密度相关的瓶颈。 这种性质的计算机有望彻底改变高速电信、超快成像和生成式 AI，特别是如果与一些研究人员所创造的增强逻辑门结合的话。 此外，自驾车可能依赖这项技术进行瞬间决策，进一步提高自动驾驶电动汽车的可靠性。 展望未来，研究人员目标是利用铌酸锂（lithium niobate）薄膜等先进材料，将这项技术整合至精巧、可扩充的系统中。 |
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