A fény különleges hajlításán alapuló fizikai elvek évtizedekkel ezelőtt még leginkább a láthatatlanná tevő köpenyek világát idézték. Bár ezek az optikai metamateriálok képesek voltak a fényt tárgyak körül vezetni, kereskedelmi felhasználásuk nem bizonyult életképesnek. Most azonban két innovatív startup új irányt adott ennek a technológiának, és a mesterséges intelligenciát támogató adatközpontok teljesítményének növelésére alkalmazza az így megismert tudást.

Az adatközpontok kapacitásának folyamatos bővülése miatt egyre nagyobb igény mutatkozik olyan megoldásokra, amelyek csökkentik az elektronikus átalakítási folyamatok miatti veszteségeket. Az optikai áramkörkapcsolók már most is előnyösebbek a hagyományos elektronikus rendszereknél, ám energiatakarékosság és megbízhatóság terén még mindig kihívásokkal küzdenek. Ezen a ponton lépnek be a képbe a metamateriálokra épülő új generációs eszközök.

A Lumotive és a Neurophos fejlesztései teljesen új szemléletet hoznak az adatforgalom irányításába. A korábban csak kísérleti célokra használt szerkezetek helyett ma már olyan mikrochipek és optikai modulátorok készülnek, amelyek képesek a fényt precízen formálni, irányítani és feldolgozni, méghozzá rendkívül kis méretben és jóval nagyobb megbízhatósággal, mint a korábbi megoldások.

Új generációs optikai áramkörkapcsolók metamateriálokból

A Lumotive olyan programozható metamateriál alapú chipet alkotott, amely folyadékkristályos elemek segítségével valós időben képes a fény manipulálására. Ezek a rétegek a hagyományos LCD-technológiához hasonló módon változtatják optikai tulajdonságaikat, ami lehetővé teszi, hogy a chip egyszerre több optikai funkciót is átvegyen külső mechanikus elemek nélkül. Ez jelentős előrelépést jelent a megbízhatóság terén, mivel a rendszerben nincsenek mozgó alkatrészek.

A vállalat célja, hogy olyan optikai kapcsolókat hozzon létre, amelyek méretben és teljesítményben is túlszárnyalják a jelenlegi adatközponti szabványokat. Az új chipek akár tízezer-szer tízezer port kezelésére is képesek lehetnek, ami drámai növekedést jelent a jelenlegi 256×256-os elrendezésekhez képest. A fejlesztések hosszú éveken át tartó kutatás-fejlesztési munkával jutottak el a gyártásra kész állapotig.

A Lumotive első kereskedelmi termékei várhatóan 2026 végén érkeznek, és a vállalat szerint alapjaiban formálhatják át az adatközpontok működését. Ha a fejlesztés beváltja a hozzá fűzött reményeket, az optikai kapcsolók hatékonyabbá, gyorsabbá és energiatakarékosabbá válhatnak, mint valaha.

Optikai számítástechnika forradalma mesterséges intelligencia feladatokra

A Neurophos más irányból közelíti meg a metamateriálokban rejlő lehetőségeket. A mesterséges intelligencia számítási igénye jelentős energiafogyasztással jár, és az elektronikus processzorok fizikai korlátaik miatt egyre kevésbé hatékonyak. A cég optikai számításokat használó modulátorai azonban rendkívül kis méret mellett is nagy teljesítményt kínálnak. Ezek az optikai tranzisztorok a jelenlegi megoldásoknál tízezer­szer kisebbek lehetnek.

A technológia lényege, hogy a chipre irányított lézersugár adathordozóként működik, amelyet a metamateriális elemek konfigurációja alakít át. Ennek köszönhetően a rendszer képes bonyolult mesterségesintelligencia-feladatok elvégzésére fénysebességhez közeli működéssel, elektronikus késleltetések nélkül. A Neurophos egy mindössze 5×5 milliméteres felületen akár egymillió optikai modulátort is képes elhelyezni.

A vállalat állítása szerint a technológia 50-szer nagyobb számítási sűrűséget és 50-szer jobb energiahatékonyságot biztosíthat, mint a legmodernebb grafikus processzorok. A cég prototípusait már idén tesztelik a legnagyobb felhőszolgáltatók, a kereskedelmi bevezetés pedig 2028-ra várható. Ha minden a tervek szerint alakul, az optikai processzorok új korszakot nyithatnak az AI-alkalmazások számára.

Forrás: Spectrum.ieee.org ↗̱

© Lumotive