用光学加速计算

金属氧化物半导体场效应晶体管是大多数集成电路的基础，但受摩尔定律（moore's law）的限制，摩尔定律指出，一个电子电路上的微处理器芯片数量将每两年翻一番。不过，基于微处理器芯片的尺寸与电子的量子力学性质的关系，这一点有一个内在的限制。

利用多个处理器同时进行计算的并行处理，可以部分地克服摩尔定律问题。然而，这种方法并不适用于每个应用程序。

在APL Photonics杂志上的一篇论文中，研究人员研究了在集成电路中使用光进行数据传输的另一种技术，因为光子不受摩尔定律的约束。光子集成电路（PICs）取代了集成电子电路，得到了许多新的发展。PAXEL加速器采用这种方法，使用功率效率高的纳米光子学，这是非常小的光子集成电路。

纳米光子学，如用于PAXEL的光子学，以光速工作，可以以模拟的方式进行计算，数据映射到光强度级别上。然后通过改变光强度来执行乘法或加法。研究人员考虑了不同的PAXEL体系结构的多种用途，包括人工神经网络、储层计算、通道门逻辑、决策和压缩感知。

PAXEL的一个特别有趣的应用是在所谓的雾计算中。这类似于云计算，但使用的计算资源（服务器）靠近发生原始事件的“地面”。附着在平板电脑或其他手持设备上的紧凑型paxel可以检测信号，并通过5g无线链路将信息传输到附近的雾计算资源进行数据分析。

这项新技术的应用范围很广，包括医学和兽医护理点检测、诊断、药物和食品检测以及生物防御。随着越来越多的家庭和商业设备通过网络连接起来，需要更好的计算能力，包括更高能效的数据传输。像paxel这样的进展有望帮助满足这些需求。

来源：https://phys.org/news/2019-09-using-light-to-speed-up.html