Техника - молодёжи 1976-08, страница 39

Рис. 5. Схема Ь-соединения.

Рис. 6. Схема T-S-соединения.

Рис. 7. Элемент нейристорной ячейки памяти.

Рис. 9. Схема вероятностного ила-пана.

Можно так подобрать параметры стекла, что импульс света, попавший в эту зону, будет мгновенно рассеиваться, «стираться» (рис. 3). Скорость распространения сигнала равна скорости света. Такое волокно удовлетворяет всем требованиям нейристора, и если бы мы искали соединительные элементы, передающие сигнал без затухания, то лучшего и желать не надо.

Но на нейристорах можно реализовать всю машинную логику, и достигается это с помощью всего двух Т- и S-соединений. Схема Т-соединения приведена на рисунке 4. Сигнал просто раздваивается. При этом нисколько не ослабевает — возбужденные атомы вновь поднимают мощность импульса света до того уровня, когда рассеянная энергия равна энергии, излучаемой ими,

S-соединение служит для «стирания» сигнала. Импульс света можно уничтожить, пустив ему навстречу такой же сигнал. Они «упрутся» в зоны рефракторности друг друга и рассеются. Но это не всегда удобно. Чаще необходимо разрядить возбужденные атомы, не вызывая в волокне сигнала. Это делает S-соединение (рис. 5). Пока по одному волокну движется зона рефракторности, соединенный с ним участок другого будет непроницаем для сигнала.

Просто Т-соединение служит для размножения сигналов (соответственно информации). S-соединение — для их «стирания». Но часто нужно собирать информацию на одну линию, и это достигается при помощи T-S-соединения (рис. 6). Слева по любому из волокон сигнал доходит до Т-соединения и раздваивается. Но вернуться влево по другому волокну он не может, так как наталкивается на собственную зону рефракторности, перенесенную вперед S-соединением. Только в том случае, если петля будет большой и разряженные атомы успеют снова возбудиться, сигнал пойдет и по другому волокну.

Теперь приступим к реализации элементов ЭВМ на оптических волокнах. Проще всего построить ячейку памяти — это всего лишь стеклянное колечко. Если его длина больше длины зоны рефракторности, то пущенный по кольцу импульс света будет бесконечно вращаться по нему, не ослабевая (рис. 7). Записывать сигнал можно при помощи T-S-соединения, стирать S-соединением, а считывать Т-соединением (рис. 8). Информационную емкость кольца можно удвоить, если считывать при помощи T-S-соединений. Тогда можно будет различать импульс света, вращающийся по часовой стрелке и в обратную сторону.

На рисунке 9 приведена схема довольно сложного с радиотехнической точки зрения устройства — вероятностного клапана. В кольце по кругу ходит сигнал. Через Т-соединение он регулярно подается в волокно, которое S-соединением связано с другим волокном. Соответственно второе волокно также регулярно запирается, и сигнал, идущий по нему, может с определенной вероятностью проскочить S-соединение, а может и рассеяться.

На основании этой схемы на кафедре электронной техники Ереванского политехнического института разработан десятиканальный датчик случайных чисел на транзисторах с управляемой вероятностью. На этой же кафедре ныне проводятся исследования по синтезу схем вычислительной техники на нейристорах. В частности, уже разработаны сумматор, схема сравнения и т. д.

На повестке дня создание целой оптико-электронной вычислительной машины. Свет, «обливающий» все ее детали, будет возбуждать атомы в нейристорах, и отпадет необходимость в проводах, подводящих к ним электроэнергию. Не везде нужны будут даже отические волокна — импульс света будет перескакивать от элемента к элементу по воздуху. Коль скоро сигнал не будет в них затухать, возрастет надежность.

Работа этой машины напоминает функционирование живого организма. Как там энергия создается на уровне клетки, так здесь на уровне элемента. Каждая живая клетка омывается лимфой, несущей ей необходимые вещества, и каждый элемент будет залит питающим его светом. Возможно, в этом подобии и заключено совершенство новой машины.

Но свет — гораздо более быстрый переносчик информации, чем любой другой физический ее носитель. Вот почему от оптических устройств можно ждать высокого быстродействия. Уже сейчас достигнуты определенные успехи в создании малогабаритных ячеек памяти для «световых машин». Здесь на помощь инженерам-электроникам приходят методы современной фотографической техники.

Можно ли ожидать, что именно оптико-электронный мозг будущего сможет соперничать с созданиями живой природы?

Трудно пока это утверждать. Но важно то, что использование принципов оптики позволит сделать еще один решающий шаг в этом направлении.

Кто знает, может быть, недолго осталось ждать «рождения» первых роботов с оптической памятью и нервами-световодами.

37