Light Menghitung Transformasi Linier yang Diinginkan tanpa Prosesor Digital
Berbagai bentuk transformasi linier, seperti transformasi Fourier, banyak digunakan dalam pemrosesan informasi dalam berbagai aplikasi. Transformasi ini umumnya diimplementasikan dalam domain digital menggunakan prosesor elektronik, dan kecepatan komputasinya dibatasi dengan kapasitas chip elektronik yang digunakan, yang menetapkan hambatan karena ukuran data dan gambar menjadi besar. Sebuah obat dari masalah ini mungkin untuk mengganti prosesor digital dengan rekan-rekan optik dan menggunakan cahaya untuk memproses informasi.
Dalam makalah baru yang diterbitkan di Light: Science & Applications, tim insinyur optik, yang dipimpin oleh Profesor Aydogan Ozcan dari Departemen Teknik Elektro dan Komputer di University of California, Los Angeles (UCLA), AS, dan rekan kerja telah mengembangkan metode desain berbasis pembelajaran mendalam untuk komputasi semua-optik dari transformasi linier arbitrer. Prosesor semua-optik inimenggunakan permukaan difraksi yang direkayasa secara spasial dalam memanipulasi gelombang optik dan menghitung setiap transformasi linier yang diinginkan saat cahaya melewati serangkaian permukaan difraksi. Dengan cara ini, perhitungan transformasi linier yang diinginkan diselesaikan pada kecepatan rambat cahaya, dengan transmisi cahaya input melalui permukaan difraksi ini. Selain kecepatan komputasinya, prosesor all-optik ini juga tidak menggunakan daya apa pun untuk menghitung, kecuali cahaya penerangan , menjadikannya sistem komputasi pasif dan throughput tinggi.
Analisis yang dilakukan oleh tim UCLA menunjukkan bahwa desain berbasis pembelajaran mendalam dari prosesor difraksi semua-optik ini dapat secara akurat mensintesis setiap transformasi linier sewenang-wenang antara bidang input dan output, dan akurasi serta efisiensi difraksi dari transformasi optik yang dihasilkan secara signifikan. meningkat karena jumlah permukaan difraksi meningkat, mengungkapkan bahwa prosesor difraksi yang lebih dalam lebih kuat dalam kemampuan komputasi mereka.
Keberhasilan metode ini telah ditunjukkan dengan melakukan berbagai transformasi linier termasuk misalnya transformasi fase dan amplitudo yang dihasilkan secara acak, transformasi Fourier, permutasi gambar dan operasi penyaringan. Kerangka kerja komputasi ini dapat diterapkan secara luas ke bagian mana pun dari spektrum elektromagnetik untuk merancang prosesor semua-optik menggunakan permukaan difraksi yang direkayasa secara spasial untuk secara universal melakukan transformasi linier bernilai kompleks yang berubah-ubah. Ini juga dapat digunakan untuk membentuk jaringan pemrosesan informasi semua-optik untuk menjalankan tugas komputasi yang diinginkan antara bidang input dan output, memberikan alternatif pasif dan bebas daya untuk prosesor digital.
Informasi lebih lanjut: Onur Kulce et al, Sintesis semua-optik dari transformasi linier arbitrer menggunakan permukaan difraksi, Light: Science & Applications (2021). DOI: 10.1038/s41377-021-00623-5
