Unijny projekt PHOCUS w dziedzinie szybkich systemów fotonicznych
Na przestrzeni lat obserwujemy ogromne postępy w przetwarzaniu informacji optycznych, ale nadal pozostają pewne przeszkody, które musimy pokonać, jeżeli chcemy dysponować lepszymi sieciami fotonicznymi. Projekt PHOCUS (W kierunku fotonicznej maszyny stanu ciekłego opartej na połączonych opóźnieniowo systemach) stawia czoło temu wyzwaniu, koncentrując się na projektowaniu i wdrażaniu systemów fotonicznych, które komunikują się za pomocą światła, zapewniając szybki sygnał i uniwersalną obsługę. Projekt uzyskał dofinansowanie na kwotę 1,81 mln EUR z tematu "Technologie informacyjne i komunikacyjne" (TIK) Siódmego Programu Ramowego (7PR). Partnerzy projektu PHOCUS, pracujący pod kierunkiem Universitat de les Illes Balears (UIB) w Hiszpanii, twierdzą, że ich innowacyjne systemy będą potrafiły wykonywać złożone operacje obliczeniowe, jak np. w szybkim i wydajnym przetwarzaniu ogromnych ilości danych. Naukowcy porównują tę nowatorską technikę obliczeniową do szybkości z jaką mózg człowieka przetwarza informacje. "Jedno z największych, niewyjaśnionych zagadnień w badaniach mózgu dotyczy sposobu, w jaki są zorganizowane wyładowania elektryczne miliardów neuronów, aby dostarczać prawidłowych odpowiedzi w tak krótkim czasie" - wyjaśnia profesor Claudio Mirasso z Instytutu Fizyki Interdyscyplinarnej i Systemów Złożonych (IFISC) przy UIB, który jest także kierownikiem projektu. "Jednakże w ostatnich latach opracowano w neurologii paradygmat, który może przynieść odpowiedź." Neuronaukowcy twierdzą, że mózg człowieka reaguje na zewnętrzne bodźce tak jak ciecz reaguje na zewnętrzne zakłócenia. Przykładem może być otoczak wrzucony do wody. Dosyć łatwo można określić gdzie i kiedy uderza w taflę, dzięki falom rozchodzącym się od miejsca zetknięcia. Według naukowców przejściowe reakcje sieci neuronalnych mogą być wykorzystywane do dostarczania danych na temat bodźców zewnętrznych. Bodźce lub sygnały wejściowe są dostarczane do sieci zwanych "zbiornikami". Partnerzy PHOCUS podkreślają, że nie łatwo jest wyszkolić istniejące modele komputerowe sieci neuronalnych, ponieważ interakcje między elementami modelu muszą być w pełni dostosowywane do różnych sygnałów wejściowych. Tutaj do akcji wkracza technika obliczania w zbiorniku (ang. reservoir computing) - metoda, która pozostawia zbiornik nietknięty, szkoląc jedynie odczyt przetwarzanych danych. "Wstępne doświadczenia wskazują, że to znacznie łatwiejsze niż szkolenie samych zbiorników" - mówi profesor Jürgen Kurths z Poczdamskiego Instytutu Badań nad Wpływem Klimatu w Niemczech, partner PHOCUS. Poprzez pozostawienie zbiorników w spokoju i umożliwienie zewnętrznym bodźcom lub "sygnałom wejściowym" pozostanie wykrywalnym przez pewien czas, technika obliczania w zbiorniku pozwala pamięci sygnału wejściowego wraz z pojawiającą się reakcją zbiornika na przekształcenie sygnału wejściowego w kilka dynamicznych stanów zbiornika. Wynikiem końcowym jest wysoko-wymiarowa przestrzeń stanów. Partnerzy twierdzą, że identyfikacja reakcji zbiorów na rozmaite sygnały wejściowe staje się prostsza dzięki wysoko-wymiarowej przestrzeni stanów, dodając, że identyfikację można wykorzystać do klasyfikacji różnych sygnałów wejściowych. Zespół PHOCUS twierdzi, że systemy fotoniczne umożliwiają wykazanie, jak użyteczne jest złożone zachowanie zbiorowe i pomagają w lepszym poznaniu, a nawet naśladowaniu funkcji mózgu. Należy jednak zauważyć, że choć systemy fotoniczne wpisują się w sektor telekomunikacji, integracja większych tego typu systemów może okazać się kosztowna i trudna. W ramach projektu PHOCUS, który rozpoczął się w styczniu 2010 r. i ma być realizowany do końca 2012 r., wypracowano już nowe podejście do tego, aby złożona sieć pracowała z ograniczoną liczbą komponentów fotonicznych. Dzięki wdrożeniu fotonicznych elementów do technologii obliczania w zbiorze pracującej z dużymi ilościami danych użytkownicy mieliby dostęp do systemów, które wykonują tę samą pracę przy niższym zużyciu energii i zajmowaniu znacznie mniej miejsca. Partnerzy projektu PHOCUS pochodzą z Belgii, Francji, Hiszpanii i Niemiec.
Kraje
Belgia, Niemcy, Hiszpania, Francja