Microsoft представи първия в света аналогов оптичен компютър за решаване на проблеми с оптимизацията

Изследователската лаборатория на Microsoft в Кеймбридж представи първия в света аналогов оптичен компютър, който обещава да решава оптимизационни проблеми със светкавична скорост, се казва в съобщение за пресата. Компютърът използва фотони и електрони, за да обработва данни с непрекъсната стойност, вместо да ги преработва в двоични битове с помощта на транзистори.

Оптимизационните проблеми са навсякъде около нас, независимо дали става дума за управление на електричеството в мрежата или за доставка на стоки до прага ви от склада на продавача. Оптимизацията включва използването на най-малките ресурси за постигане на максимална възвръщаемост на процесите. Въпреки това, дори и най-бързите компютри в света могат да изразходват години за решаването им, когато размерът на проблема нарасне.

„Проблемът с пътуващия търговец“ е класически пример за този проблем. Той включва намирането на оптимален маршрут за посещение на градове само веднъж, преди да се върне в началната точка. Когато се изчислява за 5 града, има 12 възможни маршрута, които може да се изберат. С нарастването на броя на градовете обаче потенциалните маршрути се увеличават експоненциално, което ги прави невъзможни за изчисляване.

Аналогова итеративна машина (AIM)

Изследователите са използвали евристични алгоритми, които могат да предоставят приблизителни решения на такива проблеми. Въпреки това, дори и с техния персонализиран хардуер, подходът не е довел до практическа алтернатива на конвенционалните компютри, които са ограничени от бинарната си абстракция на проблемите.

Изследователският екип на Microsoft предлага по-изразителна абстракция, която позволява използването на смесени променливи, както двоични, така и непрекъснати за решаване на оптимизационни проблеми. Екипът постига това с помощта на аналогов оптичен компютър, който нарича „Аналогова итеративна машина“ (AIM).

Екипът използва способността на фотоните да не взаимодействат помежду си, а с материята, през която преминават, за да извършват прости математически операции като събиране и умножение.

Чрез конструирането на физическа система, която използва оптика и електроника за извършване на векторно-матрични умножения, екипът е намерил начин за ефективно и бързо извършване на изчисления, необходими за намиране на решения на оптимизационни проблеми.

Приложения в реалния свят

Миналата година компанията създаде първото поколение AIM компютър, който осигуряваше точност до 7 бита. Сега в опит да го изпробва в реалния свят, Microsoft си партнира с Barclays – британска банка, за да тества приложения на финансовите пазари.

Междубанковите транзакции се уреждат в клирингови къщи, които ежедневно обработват стотици хиляди транзакции. С увеличаването на обема на банковите транзакции сетълментът (окончателното прехвърляне на средствaта) отнема все повече време, което представлява оптимизационен проблем в реалния свят.

Екипът на Microsoft вече се е опитал да използва базова версия на AIM за решаване на проблема с транзакциите и е решил с точност проблемите в тестовете досега. Сега екипът работи за увеличаване на мащаба на компютъра, за да може да обработва по-голям брой променливи и повече данни.

Microsoft вярва, че оптичният компютър може да реши двата основни проблема с компютрите на силициева основа. Първо, намаляващата възвръщаемост по закона на Мур, при който изчислителният капацитет на един долар намалява през годините в чиповете, както и ограниченията на изчисленията в двоичен вид.

Един оптичен компютър може буквално да отвори спектър от възможности за изследователите, като същевременно намали ресурсите, изразходвани за извършване на сложни изчисления.