در تپش این هفته، ماجرای فریب و تعرض در پوشش عرفانهای دروغین و رمالی را بررسی کردیم
رایانه ای با سرعت نور
بدون شک ، رایانه های الکترونیکی امروزی مهمترین ابزار محاسباتی ساخته دست بشر در طول تاریخ تمدن است. انبوه محاسبات در کسر کوچکی از ثانیه ، امری که ریاضیدانان بزرگی چون گاوس و لاپلاس و پوآنکاره روزها برایش وقت می گذاشتند
هر 18 ماه ، سرعت این ریزپردازنده های الکترونیکی دو برابر می شود و هیچ کس نمی تواند تصوری برای سرعت محاسبات در چند سال آینده داشته باشد.
از مدتها پیش ، حتی قبل از همه گیر شدن رایانه های شخصی ، گروهی از دانشمندان به بررسی محدودیت های روشهای فعلی پرداختند و تصمیم گرفتند روشهای بهتری را جایگزین کنند.
نتیجه آن شد که امروزه شاخه های جدیدی چون رایانه های کوانتومی ، بیولوژیک و نوری ظهور کرده اند و قدرت محاسباتی خود را به رخ همتای الکترونیکی خود می کشند.رایانه های امروزی براساس جریان های الکتریکی و قطعات الکترونیکی کار می کنند.
سیستم محاسبات در مبنای دو است که عبور جریان نمایانگر یک و قطع جریان بیانگر صفر است. جریان الکتریکی از میان قطعات الکترونیکی (بخصوص ترانزیستورها) و انواع و اقسام مدارهای منطقی عبور می کند تا محاسبه ای شکل بگیرد و نتیجه به دست آید.
می توان بسادگی حدس زد که سرعت محاسبات تابع چه عواملی است: نخست ، مبنای محاسبات است که اگر مثلا از 2به 4 افزایش یابد، تاثیر غیرقابل تصوری خواهد داشت. عامل دیگر، کثرت قطعات الکترونیکی است که می تواند در واحد زمان ، تعداد محاسبات را افزایش دهد و عامل سوم ، طول مسیر بین قطعات است ؛ چون سرعت جریان الکتریکی محدود است ، پس هرچه ابعاد مدارها کمتر باشد، زمان عبور کمتری تلف می شود و در واحد زمان ، محاسبات بیشتری می توان انجام داد.
تغییر مبنای محاسبات کار فوق العاده دشواری است. به همین دلیل اغلب غولهای سخت افزاری بر روی دو عامل بعدی سرمایه گذاری می کنند، یعنی سعی می کنند ابعاد قطعات و مدارهای خود را کاهش دهند.
بدین ترتیب در حجم ثابت ، تعداد قطعات بیشتری در فواصل کمتری از یکدیگر قرار می گیرند. اگر نگاهی به پیشرفت ریزپردازنده های مرکزی بیندازید، کاملا متوجه این موضوع می شوید.
ریزپردازنده های پنتیوم 4 که از سرعت محاسباتی 6/3گیگاهرتز (6/3 میلیارد عمل در ثانیه) برخوردارند، ترانزیستورهایی دراندازه 90نانومتر دارند.
اگر قرار باشد هر 18ماه تعداد ترانزیستورها در ریزپردازنده دو برابر شود، آن گاه در آینده ای نزدیک ابعاد این قطعات به حد اتمی خواهد رسید، همان طور که خیلی ها با خوش بینی این روز را پیش بینی کرده اند، ولی این موضوع بدان معنی است که سیگنال های الکتریکی باید مسیر طولانی تری را در سیمهای نازک تری طی کنند و اگر بخواهیم از مواد رسانای فعلی استفاده کنیم ، انبوه سوییچ ها و سیمهای نزدیک هم ممکن است یک پالس ضعیف 1را آنقدر تضعیف کنند که به صفر تبدیل شود.
نکته دیگر این است که الکترون ، ذره هایی که بار اصلی اطلاعات را بر عهده دارد، در ابعاد بزرگ خوش رفتار است ، ولی اگر وارد مقیاس های بسیار کوچک شویم ، آن گاه به ذره ای پیش بینی ناپذیر تبدیل می شود و دیگر نمی توان با قطعیت درباره شرایط آن صحبت کرد.
مکانیک کوانتومی که رفتار ذرات را در مقیاس های کوچک توصیف می کند، می گوید رفتار الکترون در ابعاد کمتر از 20 نانومتر (هر نانومتر، یک میلیاردیم متر است) غیرقابل پیش بینی می شود و دیگر نمی توان از صحت کارکرد و نتیجه عبور یک الکترون از یک ترانزیستور ساده مطمئن بود؛ چه برسد به آن که مداری متشکل از میلیون ها ترانزیستور را بخواهیم تحمیل کنیم.
مشکل دیگر، نرخ فزاینده انتقال اطلاعات است. اینترنت هر ماه حدود 15درصد رشد دارد و برای آن که بتوان این حجم عظیم اطلاعات را بدون مشکل منتقل کرد، باید ظرفیت انتقال اطلاعات را در شبکه افزایش داد.
فیبرهای نوری راه حل بسیار خوبی هستند، ولی ایراد کار این است که فیبر نوری با نور کار می کند و رایانه ها و شبکه ها با جریان الکتریکی. پس مجبوریم حتما در جایی از سوییچ های الکترونیکی استفاده کنیم.
این سوییچها، نمی توانند نرخی بیش از 50 گیگابایت بر ثانیه را عبور بدهند و بنابراین سرعت شبکه هم نمی تواند از این مقدار بیشتر شود. بنابراین آینده شبکه ها و رایانه های فعلی جوابگوی توسعه فزاینده فناوری اطلاعات نیست.
از این رو، برخی از دانشمندان پیشنهاد داده اند به جای جریان الکتریکی از پرتوهای نور استفاده شود، یعنی فوتون به جای الکترون.
حرکت با سرعت نور
ایده نخستین این رایانه های نوری به سال 1987 بازمی گردد، زمانی که ساجیوجان ، استاد فیزیک دانشگاه تورنتو پدیده کریستال های فوتونیک را مطرح کرد.
این کریستال ها، برخی نورها را عبور می دهند و برخی دیگر را عبور نمی دهند، در نتیجه می توان با استفاده از آنها پرتوهای نور را کنترل کرد و قطعاتی اپتیکی مشابه مدارهای الکترونیکی ساخت.
اگر بتوان چنین کریستال هایی را به تولید انبوه رساند و مدارهای منطقی و شبه ترانزیستورهای نوری را با آنها ساخت ، رایانه هایی فوق العاده سریع در اختیار خواهیم داشت.
ذرات نور با سرعت سیصد هزار کیلومتر در ثانیه که به مراتب بیشتر از سرعت جریان الکتریکی است ، حرکت می کنند. محدودیتی بر سر ابعاد قطعات وجود نخواهد داشت ، حرارتی مشابه آنچه در رایانه های امروزی تولید می شود وجود نخواهد داشت و در نتیجه هم رایانه با قدرت کمتری کار می کند و هم سروصدای آن کاهش می یابد. اما جدای از اینها، خاصیت مهم دیگری نیز وجود دارد.
رنگهای مختلف نور روی یکدیگر تاثیری نمی گذارند و می توان آنها را پس از ترکیب شدن با یکدیگر مجددا جدا کرد. این بدان معنی است که می توان در هر لحظه ، چندین پرتو مختلف نور را به یک قطعه اپتیکی فرستاد و به جای یک محاسبه ، چند محاسبه صورت داد.
این قدرت پردازش موازی چیزی است که هیچ رایانه الکترونیکی نمی تواند به آن دست یابد. یکی دیگر از مزایای رایانه های نوری نسبت به دیگر روشهای محاسباتی در دست مطالعه (مانند محاسبات کوانتومی) این است که الگوریتم های محاسباتی همان الگوریتم های رایانه های امروزی است ، زیرا از سیستم شمارش دودویی استفاده می شود.
بنابراین مشکلات این بخش فقط به مسائل سخت افزاری محدود می شود، بر خلاف دیگر زمینه های تحقیقاتی که هنوز در نرم افزار و اصول اولیه محاسباتی مانده اند. هنوز برای رسیدن به یک رایانه نوری کامل راه زیادی در پیش است.
از این رو دانشمندان ترجیح داده اند در قدم اول ، ترکیبی از رایانه های نوری الکترونیکی را تولید کنند و تا حدودی در این کار موفق بوده اند.
محاسبات دوگانه با نور و الکترون
ترکیب محاسبات الکترونیکی و نوری ، نیازمند موادی است که در آنها، الکترونها بتوانند پرتوهای نور (ذرات فوتون) را تحریک کنند.
این پدیده که تقریبا عکس پدیده فوتوالکتریک محسوب می شود در سال 1978معرفی شد و چندی بعد، نخستین ماده از این نوع ساخته شد: نیوبات لیتیوم با فرمول.Linbo3 پس از آن تحقیقات بیشتر روی ترکیبات آلی متمرکز شده است ، زیرا حساسیت آنها نسبت به تغییرات شدت نور به مراتب بیش از مواد معدنی است.
ترکیبات آلی همچنین می توانند توابعی مانند سویچینگ ، تحلیل سیگنال و افزایش فرکانس را با قدرت کمتری نسبت به مواد معدنی انجام دهند. دیگر حتی نیوبات لیتیوم هم در حاشیه قرار گرفته ، چرا که پلیمرهای تولید شده توانایی هایی بسیار بیشتر از این ماده معدنی دارند. در آخرین پیشرفت های این علم که به دانش فتوتونیک مشهور شده است ، محققان توانسته اند معادل نوری یک ترانزیستور را بسازند.
این قطعه که تراسنفازور نام گرفته ، با نور فعال می شود و برای عبور نور، شفاف می شود و برای ممانعت از عبور نور، کدر است. شیوه تولید آن بسیار دشوار است و تولید انبوه آن فعلا عملی نیست.
ذوالفقار دانشی 
تازه ها
گوناگون
پیشنهاد سردبیر
گزارش «جامجم» درباره دستاوردهای زبان فارسی در گفتوگو با برخی از چهرههای ادب معاصر
فارسی، زبان گفتوگوی جهان
معاون وزیر بهداشت:
