Optik işlemciler süper bilgisayarlara meydan okuyor

Geleneksel bilgisayarların işlem gücünü aşan ‘karmaşık optimizasyon’ problemleri için çözüm ışıkta bulundu. Queen's Üniversitesi araştırmacıları, standart fiber optik donanımları kullanarak, oda sıcaklığında çalışabilen ve devasa veri setlerini saniyeler içinde analiz eden yeni bir hesaplama mimarisi geliştirdi.

Modern dünyanın en zorlu ticari ve bilimsel problemleri; gizemli oldukları için değil, barındırdıkları olasılık sayısının büyüklüğü nedeniyle mevcut süper bilgisayarları dahi çaresiz bırakıyor. İlaç moleküllerinin sentezlenmesinden küresel tedarik zinciri rotalarına kadar ‘en iyi çözümü’ bulmak, geleneksel elektronik işlemciler için evrenin yaşından daha uzun sürebilecek bir hesaplama yükü anlamına geliyor.

ELEKTRON YERİNE IŞIK: ENERJİ VE HIZ AVANTAJI

Queen's Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bu hesaplama darboğazını aşmak için elektronik devreler yerine ışık dalgalarını kullanan ‘Ising Makinesi’ tabanlı yeni bir sistem geliştirdi. Optoelektronik osilatör (OEO) teknolojisine dayanan bu makine, veriyi elektrik sinyalleri yerine ışık darbeleriyle işliyor. Bu yaklaşım, sistemin saniyede milyarlarca işlem yapmasına olanak tanırken, kuantum bilgisayarların aksine aşırı soğutma sistemlerine ihtiyaç duymadan, oda sıcaklığında stabil bir performans sergiliyor.

50 DURAKLI ROTA PROBLEMİNE ‘IŞIK HIZINDA’ ÇÖZÜM

Araştırmanın yazarlarından Doç. Dr. Bhavin Shastri, optimizasyon problemlerindeki seçenek patlamasını çarpıcı bir örnekle açıklıyor: "5 duraklı bir rotada 12 olasılık varken, 50 durakta her olasılığı kontrol etmek evrenin yaşından daha uzun sürer." Yeni geliştirilen ışık tabanlı sistem, bu olasılıkları tek tek kontrol etmek yerine, fiziğin kendi doğal dengelenme sürecini bir ‘kısayol’ olarak kullanıyor. Işık darbeleri kendi aralarında etkileşime girerek, en düşük enerji durumuna (yani en iyi çözüme) tıpkı bir grubun fikir birliğine varması gibi doğal bir hızla ulaşıyor.

ENDÜSTRİYEL UYGULAMALARDA YENİ DÖNEM

Sistemin sunduğu yüksek verimlilik ve düşük enerji tüketimi, pek çok stratejik sektörde karar alma mekanizmalarını kökten değiştirebilir:

• Lojistik ve tedarik zinciri: Milyarlarca rota seçeneği arasından en az maliyetli olanın anlık tespiti.
• İlaç keşfi: Protein katlanması ve moleküler etkileşimlerin simülasyonu.
• Finans ve kriptografi: Karmaşık veri setlerinde risk analizi ve güvenlik protokolleri.
• Şehir planlama: Trafik akışının ve enerji dağıtım şebekelerinin dinamik optimizasyonu.

İSTİKRARLI VE ÖLÇEKLENEBİLİR MİMARİ

Beş temel bileşenden inşa edilen sistem, 41.000'den fazla değişkeni içeren karmaşık problemleri saatlerce kararlı bir şekilde işleyebiliyor. Bu kararlılık süresi, milisaniyeler içinde çöken rakip optik sistemlere göre devasa bir avantaj sağlıyor. Araştırmacılar, sistemin genel amaçlı bir bilgisayar değil, ‘özel amaçlı bir optimizasyon motoru’ olduğunu vurgularken; endüstri ortaklıklarıyla teknolojiyi ticari ölçeğe taşımayı hedefliyor.