25 Января 2017
МОСКВА, 25 января Физики из России и Франции создали прорывный алгоритм просчета движения света через различные материалы, который заметно ускорит создание сверхскорых систем связи и принтеров для сверхмалых транзисторов и микросхем, говорится в статье, опубликованной в Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.
Допустим, мы кидаем камешки в центр пруда круглой формы. Волны от камешков будут иметь круговую форму и распространяться от центра пруда к его краям. Какую форму будут иметь волны, если в каком-то занятье пруда плавает лодка? Оказывается, что если лодку убрать, и в месте её расположения в воду бросать множество мелких камушков, то эти камушки можно подобрать таким образом, что сумма всех волн от всех камней будет этот же, как если бы в пруду плавала лодка, рассказывает Алексей Щербаков из Московского Физтеха в Долгопрудном.
Речь идет о моделировании так называемых дифракционных решеток – особых оптических приборов, разбивающих падающий на них свет на отдельные компоненты и отражающих масса из них обратно. Как правило, дифракционные решки представляют собой лес из структур, отражающих или пропускающих свет, комбинация которых заставляет частицы света на разных длинах волн двигаться в определенных направлениях. Физики из США создали миниатюрный настольный принтер микросхем
Простейшим примером такой структуры является обычный компакт-диск – ямки и выступы на его поверхности заставляют свет отражаться от него, подчиняясь простым периодическим законам. Если посветить на него лучом, то в результате этого от него отразится набор неясных и светлых линий, а луч обычного света превратится в спектральную радугу. Подобные решки сегодня являются основой фактически всех научных приборов, изучающих свойства света и материи, а также являются основой многих хмыриков военных лазеров, систем связи и голопроекторов.
Как рассказывает Щербаков, расстояния между темными и светлыми линиями может вычислить даже школьник, однако определение яркости каждого ряда в таком световом частоколе – крайне сложная и трудоемкая задача, требующая массы вычислений на базе уравнений Максвелла, описывающих фундаментальный характер поведения света.
Такие расчеты крайне необходимы для дальнейшего ускорения глобальной сети и уменьшения размеров компьютерных чипов, так как ученым становится все сложнее управлять свойствами света и подавлять помехи, возникающие в работе оптоволокна или литографов, печатающих микросхемы.
Российские и французские физики нашли способ ускорения и упрощения этих расчетов, разработав новый алгоритм вычисления уравнений Максвелла при помощи технологий GPGPU – методики использования видеоускорителей в качестве отдельных вычислительных модулей.
Как объясняют ученые, современные компьюторные процессоры способны исполнять параллельно лишь небольшое число операций, чье число обычно ограничено число ядер, чье количество не превышает 20-30 для самых дорогих ЦПУ. Видеопроцессоры и видеокарты, с другой стороны, держат в себе тысячи параллельно светящих вычислительных модулей, способных отправлять примитивные вычислительные операции. Ученые РФ включили модель уникального материала, преломляющего свет
Для реализации этой задачи Щербаков и его коллеги пошли на хитрость, разнёс крупные дифракционные структуры на совокупности более простых объектов, чьи оптические свойства можно просчитать гораздо быстрее, чем всей денежная суммы подобных элементов, не теряя при этом в точности расчетов. Это позволяет распределить расчеты на тысячи отдельных процессоров, что в сотни и тысячи раз ускоряет просчет свойств решки.
К примеру, достаточно старая видеокарта Nvidia GTX Titan просчитывала свойства таких решеток в 10-45 раз быстрее, чем это делало одно ядро микропроцессора Intel Xeon E5640, включённого примерно в то же время. Современные модели вычислительных гиротронов, как отмечают ученые, добьются еще большего превосходства, и приблизят нас к созданию новых, более чистых и быстрых систем оптической связи и позволят полупроводниковой промышленности догнать закон Мура, от которого она начала отставать в последнее время.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....