人工智能和物联网的进步推动了对更强大计算的需求，从而催生了光学计算等创新解决方案。

东京大学的新“衍射铸造”方法利用光来实现更快、更高效的数据处理，标志着计算机行业革命迈出了重要一步。

近年来，人工智能和物联网（IoT）的快速发展导致计算需求急剧增加。然而，传统的电子计算正接近其性能极限，难以跟上摩尔定律的步伐。摩尔定律预测，微芯片上的晶体管每两年增加一倍。这引发了对新的计算范式的探索，以满足对速度、规模和能源效率日益增长的需求。一个特别有前途的领域是光学计算，它利用光的独特性质来进行计算。

开创性的光学计算

在东京大学的信息光子学实验室，研究人员在这一领域取得了重大进展，开发了一种称为“衍射铸造”的新型光学计算架构。正如《高级光子学》中详述的那样，这种方法增强了光的空间平行性的概念，这一概念最初是在20世纪80年代通过一种称为“阴影投射”的技术探索的。虽然阴影投射提供了有价值的见解，但它对几何光学的依赖限制了它的灵活性和与其他技术集成的能力。

新的衍射铸造技术利用波光学技术克服了这些限制。衍射光学元件层被训练来利用光的空间平行性和波动特性，如衍射和干涉。这允许具有高灵活性和集成能力的可扩展和并行逻辑操作。操作可以简单地通过改变照明模式来改变，消除了输入和输出的编码和解码的需要。

未来的影响及应用

衍射铸造的数值演示显示了令人印象深刻的结果，在两个任意256位并行二进制输入上实现了所有16个逻辑运算，没有错误，并且速度为光速。这种体系结构在可伸缩性和集成方面提供了显著的优势，使其成为下一代计算系统的一个有希望的候选者。其灵活和可重构的特性也开启了广泛的应用，从图像处理到光学计算加速器。

这项研究是早稻田大学Tetsuya Kawanishi教授领导的“变革研究领域资助项目”的一部分，强调了利用空间并行性作为未来计算系统构建块的光学计算的潜力。它还为集成了成像、传感和计算的新信息处理框架奠定了基础，并有可能扩展到各个领域。

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