Оптические вычисления - Арратуна Р.
Скачать (прямая ссылка):
алгоритмов. В противоположность этому символьные вычисления включают в
себя операции более высокого уровня и ориентированы на эвристические
подходы.
В данную книгу не включена обзорная глава, специально посвященная
нейронным сетям, отчасти потому, что эта область очень быстро
развивается, и отчасти по той причине, что большинство таких систем,
реализованных в оптике, являются либо аналоговыми, либо
псевдоаналоговыми. В первой части книги рассмотрены пространственные
модуляторы света. В циф-
10
Предисловие
ровом варианте эти устройства по существу являются матрицами оптических
переключателей, которые либо пропускают, либо блокируют свет. Большие
матрицы таких переключателей дают возможность создания перестраиваемых
оптических соединений, весьма универсального элемента в
усовершенствованных системах параллельной обработки и распределенных
структурах. В этой книге не предпринималось попыток дать исчерпывающий
обзор всех видов пространственных модуляторов света, поскольку это
потребовало бы написания нескольких томов. Рассмотрены несколько типичных
примеров перспективных устройств данного типа. Б. Хиллом (Bernard Hill)
сделан обзор магнитооптических устройств, в то время как
Н. Пейгамбаряном (Nasser Peyghambarian) и Дж. Джуэллом (Jack Jewell)
рассмотрены оптические бистабильные устройства. Как уже ранее обсуждалось
в литературе, бистабильные устройства, несомненно, представляют собой
нечто большее, чем просто переключатели, и теоретически способны
выполнять разнообразные логические операции и операции с памятью. В гл. 3
Дж. Хиггинс (John Higgins) и Б. Бёрк (Barry Burke) дают исчерпывающий
обзор компонент оптических процессоров на основе приборов с зарядовой
связью (ПЗС).
В части II особое внимание уделено многозначной и пороговой логике.
Элементарные логические операции, связанные с этими устройствами, дают
возможность заменить большое число простых вентилей набором более мощных
логических элементов. Этот подход имеет дополнительное преимущество в
том, что позволяет снизить число межэлементных соединений, необходимых
для конкретного уровня сложности вычислений. В главе, написанной М.
Коннером (Michael Conner) и Дж. Эйхманном (George Eichmann), обсуждается
многозначная логика, в то время как С. Густафсон (Steven Gustafson)
рассматривает пороговую логику. К. Морага (Claudio Moraga) в своем
математически строгом изложении объединяет оба этих подхода к проблеме
многозначной пороговой логики.
В части III рассматриваются систолические процессоры и матрицы оптических
логических элементов. В главе, посвященной систолическим процессорам, С.
Кэртрайт (Steven Cartwright) делает обзор ряда работ по оптике, в которых
предпринимаются попытки осуществить параллельные цифровые вычисления с
помощью аналоговых методик. В гл. 8 Т. Ятагаи (Toyohiko Jatagai)
обсуждает чисто цифровые методы оптических вычислений, основанных на
клеточной логике. Данный подход теоретически допускает работу как в ОКМД,
так и в режиме с многими потоками команд и многими потоками данных
(МКМД). В написанной мною главе рассмотрены фундаментальные физические
ограничения при реализации оптической логики на основе волоконно-
оптических программируемых
Предисловие
11
логических матриц. В настоящей главе с позиций чисто комбинационной
логической системы также обсуждается различие между производительностью и
сложностью вычислений.
В IV части данной книги содержатся две главы, посвященные символьным
вычислениям. В гл. 10 Дж. Нефф (John Neff) и Б. Кашнер (Brian Kushner)
представили превосходный учебный материал по проблемам искусственного
интеллекта и символьных вычислений. В последней главе А. Мак-Аулэй
(Alastair McAulay) подчеркивает преимущества перестраиваемых оптических
систем и дает глубокое описание того, как основанные на правилах
логические выводы можно получить с помощью оптических перекрестных
процессоров.
Главы этой книги содержат оригинальные и методические сведения,
позволяющие использовать ее на семинарах для аспирантов, и в практических
научных исследованиях. Я надеюсь, что данный материал вызовет у читателей
интерес как к цифровым, так и к символьным оптическим вычислениям.
Раймонд Арратун
ОБ АВТОРАХ
Раймонд Арратун (Raymond Arrathoon). Отделение электро- и вычислительной
техники, Государственный университет им. Уэйна, Детройт, шт. Мичиган.
Барри Е. Бёрк (Barry Е. Burke). Лаборатория им. Линкольна,
Массачусетсский технологический институт, Лексингтон, шт. Массачусетс.
Стевен Картрайт (Steven Cartwright)^. Исследовательский институт
Университета г. Дайтона, Отделение прикладной физики, Университет г.
Дайтона, Дайтон, шт. Огайо.
Мишель Коннер (Michael Conner). Отделение электротехники, Городской
колледж Университета г. Нью-ITof^a, Нью-Йорк, шт. Нью-Йорк.
Джордж Эйхманн (George Eichmann). Отделение электротехники, Городской
колледж Университета г. Нью-Йорка, Нью-Йорк, шт. Нью-Йорк.
Стевен С. Густафсон (Steven С. Gustafson). Исследовательский институт,
