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第58章 光计算机

现有的计算机是电子计算机,它是由电子器件组成的,以电子作为传送信息的媒介。

科学家们在研究提高计算机运算速度时,想在这个问题上另辟蹊径。他们从光电传输和光电转换器件中得到启发,既然光子与电子都可作为传输信息的载体,并且借助某些装置还能实现光电或电光的转换,那么,为什么不能用光子取代电子,设计出光计算机呢?

将光与电加以比较,将发现许多优越性。

首先,光速为30万千米/秒,而电子的运动速度只有在理想条件下才能接近光速。

其次,在实际应用中,硅集成电路执行开关操作时,电子的运动会受到各种阻碍,其运行速度比光速至少要慢1000倍。电子运动遇到障碍时,还会释放热量,即消耗能量,而光则显得特别“轻松”。

再次,电子带有负电荷,运动时又会受到电磁场的制约;光子的运动是不受影响的。

还有,电子开关器件一次只能处理一个信号,如果将其变为光器件,则一次能够执行多个开关操作,因它可被多束光同时驱动,各束光之间相互独立,互不干扰。

光计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息贮存和处理的新型计算机。

光计算机的研制有着重要的意义,一旦成功,其运算速度可高达1万亿次,存贮量将达到100亿二进制单位。这个数字要比传统计算机的速度快1000倍,存贮量大100万倍,从而可使诸如三维图像的实时信息处理、模式识别等难题迎刃而解。这是一个多么让人激动而又诱人的前景啊!

尽管在研制光计算机的道路上荆棘遍布,但科学家们对此却十分乐观,并寄予厚望。

美国著名的电子学家比尔·沃尔什预言:“2000年以后,光计算机将开始取代电子计算机,而且将成为主要的计算机技术。”

光计算机有三个特点。第一,光的频率比电的频率高得多,所以信息传输速度快,传输容量大。第二,它的切换和运算元件的响应速度快,容易实现高速处理。第三,两种光波在一起行进时不容易发生干涉,不像两种电波在一起容易发生干扰,所以适合于进行并行处理。第四,容易相互连接。电信号在传输中,线路上的元件存在有阻抗匹配问题,而光信号传输无这种问题。

所以人们希望光计算机能成为新一代的高速计算机,尤其用于制造要求并行处理的神经计算机。但是,光计算机的基础技术、关键器件都还不成熟,因此还很难预测何时才能实用。