Computere – vine era luminii

Ei, e timpul să uitați de vremea în care un joc 3D modern vă dădea bătăi de cap pentru că PC-ul vostru era neperformant și asta pentru că cei de la Intel și-au pus în cap să ne ofere o cursă rapidă către viitor… cu viteza luminii. Ei bine, nu chiar. Dar ne promit viteze de procesare de peste 100 de ori mai bune decât cele din ziua de astăzi, toată acțiunea fiind centrată pe noile lor chipuri optice și pe legături optice, denumite Silicon Photonics Link, cu viteze de până la 50Gbps.

Impresionant, nu? Și mai interesant este că ei vor să facă această tehnologie accesibilă în următorii ani. Ideea de bază este să înlocuiască firele și circuitele care sunt făcute din cupru cu fibre optice. Acest lucru nu se face ușor, de aceea Intel a investit o groază de bani și timp în dezvoltarea acestui concept care, odată cu trecerea anilor, va deveni un standard. Proiectul are cel puțin șase ani în urma sa când, în 2004, cei de la Intel au creat pentru prima dată o un modulator 1Ghz pe bază de siliciu.

Avantajele unei asemena tehnologii sunt evidente: transfer de date mult mai mare, se evită supraîncălzirea iar componentele pot fi aranjate la o distanță mai mare pentru că nu mai intervine degradarea datelor odată cu mărirea lungimii conexiunii. Sistemul de funcționare este redat în figura de mai jos:

În cuvinte, se folosesc lasere hibride pe bază de siliciu pentru a crea fotoni la diferite lungimi de undă, apoi modulatoarele laser pe bază de siliciu codifică fașcicolul într-un semnal gen ””on/off”, adică pulsații, ca în imaginea de mai jos:

După aceasta multiplexorul (MUX) transformă cele patru semnale într-unul singur pe care îl transmite apoi prin fibra optică. De cealaltă parte, demultiplexorul (DEMUX) desparte lumina înapoi în cele patru canale și o direcționează către fotodetectoare, compuse din germaniu și siliciu. De ce această combinație? Pentru că este nevoie de un material care absoarbe lumina (ca germaniul) pentru a o detecta, iar siliciul nu face acest lucru. În acest punct fotodetectoarele transformă semnalul înapoi în secvențe de ”1” și ”0”.

Iată aici și un mic film de prezentare:
http://www.youtube.com/watch?v=U5HhRB2W-DA

Deocamdată au reușit să facă transferuri de 50Gbps, dar sunt hotărâți să ajungă la transferuri de cel puțin 1Tbps, adică să transfere tot conținutul din calculator în doar o secundă sau nici atât. Asemenea rate de transfer permit dezvoltarea unor data-center-e mai performante, consumul de energie este mai mic și, ce îmi place mie, aplicațiile 3D gen jocuri video, programe de renderizare sau de modelare tridimensională vor fi mult mai accesibile.

Și toate acestea sunt posibile datorită fibrei optice. Aceasta este, în principiu, o fibră de sticlă de aproximativ 10 micrometri în diametru prin care trece lumina cu viteză de circa 200 000 km/s. Cel mai interesant este faptul că, oricâte bucle ar face fibra, lumina nu va fi împiedicată să ajungă la capăt și asta datorită fenomenului de reflexie internă totală. Adică ceva în genul imaginii de mai jos unde se poate vedea cum călătorește lumina într-o fibră optică. La Universitatea Transilvania, unde am făcut Metode Fizice de Control în Aeronautică, am dat mai îndeaproape de acest fenomen interesant.

Asta nu e tot. Intel vrea să facă și procesoare pe principiul chipurilor optice care să ne aducă în case procesoare de 1000 de ori mai performante decât cele de azi (ați citit bine, de 1000 de ori). În exemplul de mai sus se folosesc doar 4 canale, dar, dacă s-ar folosi 25 de astfel de canale s-ar ajunge ușor la transferuri de 1Tbps, de unde și încrederea celor de la Intel în reușita acestui plan.

Nici lumea internetului ”nu scapă” de această tendință. Astăzi este un lucru obișnuit să ai internet prin fibră optică, dar există limită. Nu, nu e vorba de fibra optică, ci de routerele care trebuie să preia informația sub formă de fotoni și apoi să o transforme în impulsuri electrice ca mai apoi, pentru retransmiterea datelor, să facă proceul invers. Nu ar fi mai frumos dacă și ele ar avea această tehnologie? Bineînțeles! Cercetătorii de la Massachusetts Institute of Technology, SUA, conduși de profesorul Vincent Chan au dezvoltat o metodă prin care pot înlocui semnalele electrice cu cele optice, făcând din transferurile de 10Gb o treabă ușoară.

Între timp, cei de la Verizon au făcut teste pe infrastructura actuală și au obținut viteze de 1Gbps. Reportajul aici. Iar o companie din Noua Zeelandă, Remote Management Systems, se laudă cu dispozitive care pot aduce un internet cu de 50 de ori viteza actuală. Sistemul este folosit în Noua Zeelandă și urmează a se extinde și în Australia.

Linkuri interesante:
http://ro.wikipedia.org/wiki/Fibr%C4%83_optic%C4%83
http://www.intel.com/pressroom/archive/releases/2010/20100727comp_sm.htm#story
http://blogs.intel.com/research/2007/07/40g_modulator.php
http://blogs.intel.com/research/2007/09/40g_photodetector.php
http://www.engadget.com/2010/07/27/intels-50gbps-silicon-photonics-link-shines-a-light-on-future-c/
http://www.intel.com/pressroom/kits/research/4Gmodulator.htm

Documentație :
Prezentare modulator 40G!
Legătură optică de 50G!
Intel Silicon Photonics 50g Link – Referat!
Silicon Photonics – Concept!