HFM

„Technologie przyszłości” kojarzą się nam ze sztuczną inteligencją, komputerem kwantowym i fuzją jądrową. Tymczasem wiele wskazuje na to, że na horyzoncie wykrystalizował się kolejny kierunek – fotonika. Wprawdzie na politechnikach mówi się o niej od dłuższego czasu, ale do niedawna pozostawała teorią.

Fotonika to generalnie wykorzystanie światła; naukowcy zajmują się nią od XIX wieku. W Polsce ważnym ośrodkiem badającym tę dziedzinę jest Lublin. Na tamtejszym uniwersytecie UMCS w 1979 roku powstała pierwsza na świecie linia światłowodowa. Zespół badawczy ma też udział w opracowaniu czujników światłowodowych, opartych na przetworniku – siatce Bragga. Wykorzystuje się je głównie w chemii do pomiarów zawartości najróżniejszych substancji. Fotonika to też lasery; pamiętamy o słynnym polskim wynalazku, który o całą epokę popchnął do przodu technologię srebrnych dysków. Największe oczekiwania dotyczą zastosowania fotoniki w informatyce, a ściślej – w budowie komputerów i w ogóle: elektroniki. Wikipedia słowo „elektronika” definiuje tak: „dziedzina techniki i nauki zajmująca się obwodami elektrycznymi zawierającymi, obok elementów elektronicznych biernych, elementy aktywne, takie jak lampy próżniowe, tranzystory i diody. W obwodach takich można wzmacniać słabe sygnały dzięki nieliniowym charakterystykom elementów czynnych (i ich możliwościom sterowania przepływem elektronów).

Podobnie możliwość pracy urządzeń jako przełączniki pozwala na przetwarzanie sygnałów cyfrowych”. W potocznym rozumieniu to jej wytwory, czyli urządzenia bazujące już rzadko na lampie, ale ciągle na tranzystorze, jako podstawie budulca. Służą praktycznie do wszystkiego, również do grania bez instrumentów i umiejętności posługiwania się nimi, czyli tego, czym zajmujemy się na tych łamach. O ile samograje opędzają się przedpotopowymi lampami całkiem dobrze, a już tranzystor wydaje się zupełnie wystarczającym elementem, aby tworzyć „cuda” przenoszące nas wprost do sali koncertowej, to w branży komputerowej dochodzimy do ściany. Postęp polega głównie na zagęszczaniu litografii procesorów, w której to na razie prowadzi Apple z zapowiadanym M3, schodzącym do 3 μm. Oczywiście inni nie śpią, a wyścig trwa i zapewne dojdziemy do 1 μm, który jest wartością graniczną.

Poniżej zaczynają się kłopoty, czyli niestabilność pracy układu na poziomie kwantowym (zjawiska spinowe, tunelowanie kwantowe oraz niepodzielność i dyskretność stanów elektronowych). O ile krzem, który stawia własne bariery, być może zostanie zastąpiony innym materiałem, o tyle nie zmieni to diametralnie sytuacji, co najwyżej uczyni ją bardziej komfortową i przewidywalną. Nie chciałbym czegoś pokręcić, bo nie jestem specjalistą i przepraszam za ewentualne nieścisłości, ale fotonika zakłada zastąpienie tranzystora czymś, co nazwano AIM – Analog Iterative Machine. Ujmując krótko: przetwarzaniem danych ma się zajmować nie tranzystor wykorzystujący do tego elektrony, tylko „machinarium” zaprzęgające do roboty fotony. Jak się uważa, jest potencjalnym rozwiązaniem problemów związanych z technologią mikroprocesorów. Pracuje nieporównywalnie szybciej i wydajniej – oczekuje się skoku zbliżonego do tego, jaki wykonano od pierwszego kalkulatora do nowoczesnego komputera. Ten skok wyprzedza także najbardziej zaawansowane komputery kwantowe. Z naszego punktu widzenia pojawia się także zabawny element: wracamy do „analogu”, który okazuje się „lepszy od cyfry”.

To oczywiście uogólnienie, ironia i zabawa słowem, bo komputer analogowo-optyczny nie ma potrzeby przetwarzania danych w formacie binarnym; tak naprawdę nie jest nawet komputerem. Bazuje na architekturze asynchronicznego przepływu danych. Porzućmy więc analogie z taśmą i winylem, bo nie w tym kościele dzwoni. „Przyszłościowość” świetlistej technologii to nie tylko przełom jakościowy, jakkolwiek by go nie nazwał; do wyobraźni trafia ewentualne przyszłe hasło marketingowe: „obliczenia z prędkością światła”. Druga strona medalu jest nie mniej istotna: AIM wykorzystuje stosunkowo tanie i szeroko skalowalne technologie. Skoro tak, to wydaje się, że postęp ma już wyznaczoną drogę. Zanim jednak zamiast „być może” wstawimy „z pewnością”, trzeba wziąć pod uwagę, że AIM nie nadaje się do wszystkiego, jak dzisiejszy tranzystor. Najlepiej czuje się przy rozwiązywaniu złożonych problemów matematycznych. W każdym razie liczy jak szalony już na etapie prototypu, który może się rozwinąć w niekoniecznie przewidywalnych kierunkach. Jeżeli tak się stanie, a tranzystor znajdzie swojego następcę, to nadejdzie też zmiana językowa i „elektronikę” zastąpi inne słowo.

A czy nowa cegiełka wyląduje również w urządzeniach do zapisywania, przesyłania i odtwarzania dźwięku – tego na razie nie wiadomo. Jeżeli tak, to czeka nas przełom, który przyniesie całkiem nowe urządzenia, a te, z których korzystamy obecnie, będziemy traktować jako sympatyczny vintage (niewykluczone, że do momentu, kiedy ktoś zauważy, że lepiej grają). Komputer jest gotowy. Opracował go i wyprodukował Microsoft. Mieści się w zwykłej „puszce”, czyli obudowie stacjonarnego peceta. Na razie jest testowany w firmie Barclays i za rok poznamy raporty, jak się sprawił. Jakby ktoś pytał, to ma zajęcie najgrubszego kalibru: liczy pieniądze.

Maciej Stryjecki
HFM 07-08/2023