עיבוד במהירות האור

לנסלט (Lenslet Labs) הכריזה בתחילת השבוע על אחת הדוגמאות המסחריות הראשונות לכך שאור יכול לשמש לעיבוד אותות ולא רק לנשיאתם ממקום למקום. חברת הסטארט אפ הישראלית מסרה שהטכנולוגיה שפיתחה תחולל מהפכה במעבדי האותות הדיגיטליים (DSP) באמצעות הפעלתם בעזרת אופטיקה ולא בעזרת אלקטרוניקה.

החברה טענה ש-DSP אופטיים עשויים להיות חזקים אלפי מונים מה-DSP האלקטרוניים הקיימים - כה חזקים עד שאפשר שישמשו במעגל רחב הרבה יותר של ציוד. בפרט, יוכלו להחליף את ה-ASIC (מעגלים משולבים מוגדרי יישומים) בציוד טלקום בעל ביצועים עיליים.

מובן שזה לא יקרה בן לילה. עד עתה הציגה לנסלט את מה שכינתה בשם "מנוע DSP אופטי". מוצר זה מיועד לשמש תחליף לשבבים אלקטרוניים (לא רק שבבי DSP) במצבים מסוימים, על פי דבריו של אבנר גורן, סגן הנשיא לשיווק של לנסלט.

הרכיב, שממדיו 8 ס"מ על 10 ס"מ ורוחבו 1.7 ס"מ בלבד, מיועד לשבת בנוחות על לוח בתושבת סטנדרטית. הוא מיועד למשק בין כל רכיב אלקטרוני שקיים בלוח. וכך, אף שקרביו של ההתקן הם אופטיים - הפלט והקלט הם למעשה אלקטרוניים.

האב-טיפוס המדובר מסוגל לבצע 8 טרה (10 בחזקת 12) פעולות לשנייה (TOPS) וצורך 20 ואט בלבד. על מנת לזכות בביצועים דומים משבבי DSP ניתנים לתכנות יהיה צורך להשתמש ב-6,600 מהם, שייתפסו שטח של 2.6 מ"ר של לוח ויצרכו 3,300 ואט, טוענת החברה (כלומר, בלתי אפשרי).

עם זאת יש לקחת את ההשוואה בערבון מוגבל. ביישומים שמעבדים כמויות גדולות של נתונים נוטים יצרני הציוד להתרחק מפתרונות ניתנים לתכנות כמו שבבי DSP ולבחור במקומם ב-ASIC מובנים.

אולם לנסלט סבורה שהטכנולוגיה שלה יכולה להציג ביצועים טובים יותר משל פתרונות אלה. היא מניחה שאחד ממנועי ה-DSP האופטיים שלה יכול לבצע אותו מספר פעולות לשנייה כמו 10 ASIC, תוך צריכת כחמישית מההספק, תפישת רבע מחלל הלוח ומחיר זול בכמחצית.

סיבה נוספת להיות חשדניים היא העובדה שלנסלט משווה טכנולוגיות הנמצאות כבר עתה בשוק עם כאלה שיהיו זמינות בשנת 2004 בלבד, על פי עלוני המידע של החברה. עם זאת, נראה שהמספרים יעשו את העבודה וימשכו את תשומת הלב של לקוחות פוטנציאליים.

מובן שהרעיון של שימוש באופטיקה ליצירת מחשבים סופר יעילים אינו חדש. זה זמן רב ידוע שאופטיקה תהיה יעילה מאוד בביצוע חישובים מקבילים, מכיוון שלא כמו האלקטרונים - קרני האור אינן מבצעות אינטראקציה.

בנוסף לכך, האור מטבעו טוב מהותית בביצוע סוגים שונים של חישובים שקשה לפרקם להוראות פשוטות כמו חבר, חסר, הכפל וכן הלאה. דוגמה לכך היא פונקציה מתמטית הקרויה פירוק פורייה. כשקרן אור חולפת מבעד לעדשה, ההשתברות שזו מחוללת מצידה השני היא פירוק פורייה של קרן האור המקורית (פירוק פורייה הוא כלי מתמטי המספק מידע על מהירות ההשתנות של אות).

אם כן, מדוע הדבר לא נעשה כבר בעבר? על פי דבריו של גורן, אבן הנגף היתה הצורך באפנון אור מהיר ורב שכבתי. על פי רוב נעשה שימוש בהתקני גבישים נוזליים, אך במהירות אפנון מקסימלית של 200 הרץ (מחזורים לשנייה) בקירוב הם איטיים מדי ליישומי DSP לדברי גורן.

כדי לעקוף את הבעיה הזו משתמשת לנסלט במערך של לייזרי VCSEL המאופננים ישירות בתדר של 1 ג'יגהרץ. לייזרים מטיפוס כזה נמצאים כעת בשימוש נרחב בתחום קישורי תקשורת נתונים. ה-VCSEL מפיץ אור מבעד לתערובת של עדשות ומראות. הפלט נקרא על ידי מערך של גלאים שדוגמים את האות ב-10 ג'יגהרץ.

הליבה האופטית היא בעלת קונפיגורציה גמישה, אומר גורן. הוא מתכוון לכך שחישובים שונים יכולים להתבצע באמצעות אותה היחידה, אם באמצעות שימוש באפנון אור מרחבי כדי להפנות לשערים חלק מהאות האופטי, או בשינוי התנאים הראשוניים המועברים אל האות באמצעים אלקטרוניים. חלק חשוב מהנכס הרוחני של החברה טמון באלקטרוניקה המקיפה את הליבה האופטית של המעבד, מציין גורן. לדבריו, החברה מתכננת לספק פרטים נוספים על המבנה הפנימי בסביבות מארס 2002.