De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores chineses desenvolveram o Sistema de Computação Óptica com Gêmeo Digital (Digital Twin Optical Computing System, DT-OCS), com o objetivo de resolver o gargalo de pesquisa causado pelo acesso restrito ao hardware físico em sistemas tradicionais de computação óptica. Os resultados foram publicados na revista Opto-Electronic Advances.
No contexto do crescente volume de cargas de trabalho de inteligência artificial e aprendizado profundo em larga escala, a computação óptica, utilizando os fenômenos de interferência e difração da luz, demonstra potencial superior em velocidade, eficiência energética e capacidade de processamento paralelo em comparação com sistemas eletrônicos tradicionais. No entanto, o desenvolvimento de tarefas em sistemas ópticos tradicionais depende fortemente do acesso direto ao hardware físico. Os pesquisadores frequentemente precisam esperar em fila para usar os equipamentos, ajustar repetidamente os parâmetros e calibrar erros, e o estado do sistema precisa ser redefinido após o uso por uma única pessoa, resultando em baixa eficiência na pesquisa paralela e altos custos de tentativa e erro.
Para superar esse gargalo, a equipe de pesquisa construiu um modelo de gêmeo digital que pode reproduzir completamente, em software, a resposta de entrada-saída do sistema de computação óptica físico sob diferentes parâmetros de configuração. A equipe descreveu o DT-OCS como um simulador de alta fidelidade, permitindo que os pesquisadores realizem desenvolvimento e validação sem contato direto com o hardware físico.
A equipe de pesquisa emparelhou o DT-OCS com um sistema de computação óptica de alta velocidade e um chip de computação de características fotônicas de silício, testando-o em tarefas de classificação de imagens e tomada de decisão sequencial. Os resultados mostraram que os parâmetros de configuração treinados e otimizados no gêmeo digital podem ser transferidos diretamente para o sistema físico, sem necessidade de ajustes adicionais. O desempenho das tarefas no hardware físico coincidiu de perto com as previsões do modelo digital, validando a fidelidade e a transferibilidade do método. Como o treinamento e a otimização ocorrem principalmente no domínio digital, vários pesquisadores podem desenvolver diferentes tarefas simultaneamente, sem precisar esperar em fila pelo hardware compartilhado.
A equipe de pesquisa disponibilizou publicamente o framework DT-OCS e os conjuntos de dados relacionados, com o objetivo de estabelecê-lo como "um recurso de software reproduzível, acessível e escalável para compartilhamento e validação mais amplos". Esta iniciativa de abertura transforma a computação óptica de um recurso especializado limitado pela disponibilidade de equipamentos em uma plataforma de pesquisa mais próxima de ser compartilhável e reproduzível. Os pesquisadores acreditam que, no futuro, os sistemas de computação óptica devem emparelhar hardware físico com modelos digitais abertos que forneçam comportamento computacional equivalente, e fazem uma analogia com o transporte moderno, que depende tanto de estradas físicas quanto de mapas digitais, indicando que plataformas maduras de computação óptica também precisarão de uma estrutura dual semelhante no futuro.
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