光计算机

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光计算机

　　名称: 光计算机

　　主题词或关键词: 三维信息 信息科学 计算机

　　内容

　　光计算机是由光代替电子或电流，实现高速处理大容量信息的计算机。其基础部件是空间光调制器， 并采用光内连技术，在运算部分与存储部分之间进行光连接，运算部分可直接对存储部分进行并行存取。突破了传统的用总线将运算器、存储器、输入和输出设备相 连接的体系结构。运算速度极高、耗电极低。目前尚处于研制阶段。

　　首先，计算机的功率取决于其组成部件的运行速度和排列密度，光在这两个方面都很理想，光子的速 度即光速，为每秒30万千米，是宇宙中最快的速度。激光束对信息的处理速度可达现有半导体硅器件的1000倍。其次，可以很容易实现并行处理信息。电脑中 的电子是沿固定线路流动的。光计算机中利用反射镜，棱镜，分光镜等，可以随意控制和改变方向，这样，在传递信息时，光束不需要导体了，可以相互交叉而不损 失信息。再者，无发热问题。电子会使计算机发热，而光子不会。1969年，研究光计算机的序幕由美国麻省理工学院的科学家揭开。1982年，英国赫罗特一 瓦特大学物理系教授德斯蒙德・史密斯研制出光晶体管。1983年，日本京都大学电气工程系佐佐木昭夫教授，腾田茂夫副教授也独立地研制出光晶体管。 1986年，美国贝尔实验室发明了用半导体做成的光晶体管，功能与晶体管的功能一样，起到"开"与"关"的作用。然后，科学家运用集成光路技术，把光晶体 管，光源光存贮器等元件集积在一块芯片上，制成集成光路，与集成电路相似。最后，选用集成光路进行组装，就得到光计算机。1990年，贝尔实验室推出了一 台由激光器、透镜、反射镜等组成的计算机，尽管它的装置很粗糙，由激光器，透镜,棱镜等组成，只能用来计算。但是，它毕竟是光计算机领域中的一大突破。这 就是光计算机的雏形。随后，英、法、比、德、意等国的70多名科学家研制成功了一台光计算机，其运算速度比普通的电子计算机快1000倍。这种利用光作为 载体进行信息处理的计算机被称为光计算机，又叫光脑。

　　电脑是靠电荷在线路中的流动来处理信息的，而光脑则是靠激光束进入由反射镜和透镜组成的阵列中 来对信息进行处理的。与电脑相似之处是，光脑也靠产生一系列逻辑操作来处理和解决问题。光子不像电子那样需要在导线中传播，即使在光线相交时，它们之间也 不会相互影响，并且在不满足干涉的条件下也互不干扰。光束的这种互不干扰的特性，使得光脑能够在极小的空间内开辟很多平行的信息通道，密度大得惊人。一块 截面为5分硬币大小的棱镜，其通过能力超过全球现有全部电话电缆的许多倍。

　　光计算机比电子计算机更先进，它的运算速度至少比现在的计算机快1000倍，高达一万亿次,存 储容量比现在的计算机大百万倍。光计算机能识别和合成语言，图画和手势。能学习文字，连潦草的手写文字都能辨认。不仅如此，在遇到错误的文字时，它还能" 联想"出正确的字形。光计算机的出现，将使21世纪成为人机交际的时代。 光计算机的运用也非常广泛，特别是在一些特殊领域，比如预测天气，气候等一些复杂而多变的过程，还可应用在电话的传输上。由于现在的通信已发展到光纤通 信，使用电子计算机，就必须把光信号变为电信号，如果使用光计算机，就不必了，这也就方便多了。

　　贝尔实验室研制成功的光学转换器，在字母Ｏ中可以装入2000个信息通道。因此，电子工程师们早就设想在计算机中使用光子了。光脑的许多关键技术，如光存储技术、光互连技术、光电子集成电路等都已获得突破。光脑的应用将使信息技术产生飞跃。

　　现在，全世界除了贝尔实验室外，日本和德国的其他公司都投入巨资研制光计算机，预计在21世纪，将出现更加先进的光计算机。