人工智能技术的应用?
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2024-04-26
光在单位时间内所做的功,光功率单位常用毫瓦(mw)和分贝(db)表示,其中两者的关系为1mw=0db.而小于1mw的分贝为负值.
dB(Decibel,分贝) 是一个纯计数单位,本意是表示两个量的比值大小。辐射光是原子内部发射出来的一种光,自发辐射光是原子中电子因自发核反应(如衰变)电子跃迁产生的光,其中激光就是其中一种。
光的频率就像【文凭】,光子数(光强)就像【人数】 【文凭】低的情况下,就算你派出“一亿个”的小学生,也不能解决项目问题 对应频率低的情况下,一亿个光子也不能引发光电效应 【文凭】高的情况下,“一个”硕士就能解决问题 对应频率高的情况下, 光子引发光电效应 能量的计算不是简单的 【数量×能量=总能量大】这样的关系,因为数量也有【阈值】。阈值之下光子之间【空隙】太大。可能要一兆兆兆兆这样概念的光子才能满足【数量×能量=总能量大】。
目前没有真正意义上的量子计算机,理想的量子计算机是利用量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。
光子计算机是以光子作为传递信息的载体,光互连代替导线互连,以光硬件代替电子硬件,以光运算代替电运算,利用激光来传送信号,并由光导纤维与各种光学元件等构成集成光路。已经存在光子计算机了。量子计算机强调的是它的数据处理方式即通过量子力学规律处理量子信息的,而光子计算机强调的是它的信息传输方式即通过光子进行传输。因为它们之间有相互包含的可能,所以无法比较两者性能,但它们都比现在的电子计算机先进很多。
光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存贮和处理的新型计算机。它由激光器、光学反射镜、透镜、滤波器等光学元件和设备构成,靠激光束进入反射镜和透镜组成的阵列进行信息处理,以光子代替电子,光运算代替电运算。光的并行、高速,天然地决定了光子计算机的并行处理能力很强,具有超高运算速度。光子计算机还具有与人脑相似的容错性,系统中某一元件损坏或出错时,并不影响最终的计算结果。光子在光介质中传输所造成的信息畸变和失真极小,光传输、转换时能量消耗和散发热量极低,对环境条件的要求比电子计算机低得多。随着现代光学与计算机技术、微电子技术相结合,在不久的将来,光子计算机将成为人类普遍的工具。
激光计算机是使用光传递信息代替电传递,普通计算机是靠电流来传递和处理信息。激光计算机输送信息的是光子,运动速度等于光速度(每秒30万千米),要比普通计算机的电子运动速度快得多。而且,光子携带和传递信息的能力也远远强于电子。
美国、日本的不少公司都在不惜巨资研制激光计算机。预计在2025年,将开发出超级光计算机,运算速度至少比现有的电子计算机快1000倍。
以激光为基础的计算机能广泛地用来执行一些新任务,例如预测天气、气候等一些复杂而多变的过程。再如,还可以应用在电话的传输上。因为电话信号正在逐步由光导纤维中的激光束来传送,如果用光计算机来处理这些信号,就不必再像现在这样,需要在电话局内将携带声音的光脉冲转变成电脉冲,经电子计算机处理后再转换成光脉冲发送出去。即可以省掉光—电—光的转换过程,直接将携带声音信号的光脉冲加以处理后发送出去,这样,便大大提高了传送效率。
由于激光计算机善于进行大量的运算,所以能高效地直接处理视觉形式、声波形式,以及其他任何自然形式的信息。此外,它还是识别和合成语言、图画和手势的理想工具。这样,光计算机就能以最自然的形式进行人机对话和人机交流。
二、光子计算机。
光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存贮和处理的新型计算机。它由激光器、光学反射镜、透镜、滤波器等光学元件和设备构成,靠激光束进入反射镜和透镜组成的阵列进行信息处理,以光子代替电子,光运算代替电运算。光的并行、高速,天然地决定了光子计算机的并行处理能力很强,具有超高运算速度。光子计算机还具有与人脑相似的容错性,系统中某一元件损坏或出错时,并不影响最终的计算结果。光子在光介质中传输所造成的信息畸变和失真极小,光传输、转换时能量消耗和散发热量极低,对环境条件的要求比电子计算机低得多。随着现代光学与计算机技术、微电子技术相结合,在不久的将来,光子计算机将成为人类普遍的工具。
现有的计算机是由电流来传递和处理信息。
光子电路已经开发出来了,超快LED每秒钟开关900亿次
据每日科学网2012年9月10日报道,美国宾夕法尼亚大学研究人员用硫化镉纳米线制造出了第一个全光光子开关,并将其与逻辑门结合,而这是计算机芯片处理信息的基本组成部分。研究人员指出,这是光子学前沿领域的重要进展,未来有望带来用光计算的光子计算机。相关论文发表在《自然·纳米技术》杂志上。
研究由该校工程与应用科学学院材料科学系副教授莱特斯·阿加瓦尔和研究生布赖恩·皮科尼共同指导。这一革新型开关以他们早期的研究为基础。他们的早期研究显示,硫化镉纳米线具有极强的光—物质耦合性,用其操纵光线非常有效,而这种特性对开发纳米光子电路至关重要。现有的光控制装置非常笨重,而且所需能量比电子设备更多。
“对纳米光子结构而言,最大的难题是让光线进入,再加以处理,然后让它们出去。”阿加瓦尔说,“我们的主要创新就是解决了第一个问题,使纳米线本身成为一种芯片上的光源。”
光子计算机研发领域取得新进展,来自美国杜克大学的计算机电子工程师团队研发出了能够实现超快速开关的的LED灯管,每秒钟能够开关900亿次的性能使得它能够取代之前的LED技术,构成光子计算机的硬件基础。美国杜克大学研究人员最新研制出超快发光二极管(LED),打破了荧光分子发射光子的速度纪录,是普通级的1000倍,朝着实现超快速LED和量子密码学迈出了重要一步。
光子的能量E=hλ的单位是焦耳,1 eV = 1.6×10^-19 J。
在国际单位制中,能量的单位为焦耳(J),只要h和λ都使用国际单位制中的单位,那么E的单位就是焦耳。
电子伏特(electron volt),符号为eV,是能量的单位。代表一个电子(所带电量为1.6×10^-19C)经过1伏特的电位差加速后所获得的动能。
电子伏特与SI制的能量单位焦耳(J)的换算关系是1 eV = 1.6×10^-19 J。
能量的本质是物理意义上四维空间度量的一个物理量,类似的还有三维空间度量的物理量--动量,以及二维空间度量的物理量--质量等等。
光子数计算公式为光子数=总的光能量除以一分光子能量:N=E/hf,f为光的频率。光子是电磁辐射的载体,而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。光子静止质量为零。光子以光速运动,并具有能量、动量、质量。
由E
=
hv和
可得
E/P=C
质能方程:E=mc^2=mc*c=p*c
得
E/P=C
设每秒照射到薄膜上光子个数为n则,nE=Po
S
设经过时间t
n*t*E=Po*S*t
由动量定理,当入射光全部被反射时
光子动量由P变为-P
F*t=(n*t)2P
一天T=24*60*60=86400(s)
△V=a*T
光子计算机和量子计算机已经取得长足进步,但距离走入普通老百姓的生活还有很远的距离。
事实上,早在上个世纪,这样的光计算机就已问世。但光学元器件的体积往往较大,光路缩小尚且困难,更别提要集成到芯片级别。这使得光计算机大规模替代电子计算机在目前还不可能。
这些暂时无法消除的障碍让大家冷静下来。因此科学家逐渐将精力转向挖掘电子计算机潜力或研究量子计算机等方面,全光计算机研究的热度稍减。也有科学家提出,其实不必拘泥于芯片级别的全光计算机,可以在仍然使用半导体芯片的基础上,将外围电子设备逐步更换为光子设备,大力发展光互连技术,直至实现芯片内的光互连,即制成全光芯片。
随着加工技术的发展和材料学的进步,近十年来,光子计算机的热度又有了明显提高。尤其是微纳米加工技术的进步,使得横亘在光子计算机面前的一些阻碍得到了化解。
必须指出的是,许多新闻媒体总是喜欢用耸人听闻的标题,类似于“光脑将面世”之类的词语,让大家盲目乐观。实际上就像表面波逻辑门一样,只是科学家又解决了一个关键性的问题而已,而这样的问题还有很多。因此近几年光计算机是不可能大规模应用,甚至取代电子计算机的,我们离家用的光计算机还有很远的距离。
利用仿生学制作的生物计算机利用蛋白质的开关特性。蛋白质分子作为生物芯片的计算机,蛋白质是生命的基础。就像远古人想像不到现在的机械一样,我们想象不到未来会怎么••••••