Оптические вычисления

Арратун.Р. Оптические вычисления. М.: Мир, 1993. — 441 с.

Сборник статей специалистов из США, ФРГ и Японии посвящен различным аспектам цифровых вычислений, осуществляемых оптическими и оптоэлектронными методами. Рассмотрены вопросы реализации параллельных вычислений оптическими методами, принципы построения вычислительных систем на основе волоконно-оптических линий, применения оптических методов для проведения символьных вычислений, в том числе для задач искусственного интеллекта. Сделана попытка на высоком научном уровне ознакомить читателей сразу со всем комплексом проблем, связанных с разработкой оптических цифровых вычислительных систем. Для научных работников, занимающихся оптической обработкой информации, разработкой оптических процессоров и оптических вычислительных систем. Может быть использован как учебное пособие студентами и аспирантами, специализирующимися в области фотоники, оптики, радиофизики и информатики.

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
ПРЕДИСЛОВИЕ
ЧАСТЬ I. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ МОДУЛЯТОРЫ СВЕТА
Глава 1. МАГНИТООПТИЧЕСКИЕ МОДУЛЯТОРЫ СВЕТА
1.2. Принцип действия магнитооптических модуляторов
1.3. Магнитные свойства ферримагнитных гранатов и механизмы переключения
1.3.2. Формирование магнитных доменов
1.3.3. Подвод внешнего магнитного поля и петля гистерезиса
1.4. Оптические свойства магнитооптических гранатовых пленок
1.4.2. Спектральная зависимость коэффициента пропускания
1.4.3. Практические ограничения полной эффективности
1.4.4. Ограничения величины контраста
1.5. Конструкция магнитооптических модуляторов
1.5.2. Модуляторы с термомагнитным переключением
1.5.3. Модулятор света «лайтмод» с магнитной адресацией
1.5.4. Способ переключения с помощью магнитного поля смещения
1.6. Обсуждение результатов и перспектив
Глава 2. ОПТИЧЕСКИЕ БИСТАБИЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА И ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
2.2. Принципы работы бистабильных устройств
2.3. Требования к характеристикам нелинейных устройств и материалам
2.4. Причины возникновения нелинейных оптических эффектов в полупроводниках
2.5. Современное состояние работ по оптическим бистабильным устройствам
2.6. Оптические логические элементы Фабри — Перо (ОЛЭФП)
2.7. Устройства на собственном электрооптическом эффекте (СЭОУ)
2.8. Факторы, ограничивающие предельные величины коэффициентов усиления, разветвления по выходу, объединения по входу
2.9. Концепции архитектуры
2.10. Предельные параметры и вычислительные возможности ОБУ
2.11. Три-стабильность и многозначная логика
2.12. Выводы
Глава 3. КОМПОНЕНТЫ ОПТИЧЕСКОГО ПРОЦЕССОРА НА ОСНОВЕ ПРИБОРОВ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ (ПЗС)
3.2. Примеры электрооптической обработки сигналов (ЭООС)
3.3. Принципы работы ПЗС
3.3.1. Обсуждение конструкций с высоким быстродействием
3.4. Применение ПЗС в качестве выходных устройств ЭООС
3.5. Адресуемые ПЗС-пространственные модуляторы света (ПЗС-ПМС)
3.5.2. Устройство и характеристики ПЗС-модулятора
3.5.3. Эффект выбеливания
3.5.4. Эффект электропоглощения в квантовых ямах
3.6. Выводы
Часть II. МНОГОЗНАЧНАЯ И ПОРОГОВАЯ ЛОГИКА
Глава 4. МНОГОЗНАЧНАЯ ЛОГИКА В ОПТИЧЕСКИХ ВЫЧИСЛЕНИЯХ
4.2. Проблема полноты в двоичной логике
4.3. Многозначные логические схемы, основанные на системе счисления в остаточных классах (ССОК)
4.4. Оптические многозначные логические ССОК-процессоры
4.5. Проблема полноты в многозначной логике
4.6. Краткое изложение и выводы
Глава 5. ПОРОГОВОЕ КОДИРОВАНИЕ И ВЗВЕШИВАНИЕ В ОПТИЧЕСКИХ ВЫЧИСЛЕНИЯХ
5.1.2. Определения взвешивания и порогового кодирования
5.1.3. Стандартная и нестандартная пороговые логики
5.2. Устройства с внешним пороговым кодированием
5.2.2. Пример 2-разрядного перестраиваемого устройства
5.3. Устройства с внутренним пороговым кодированием
5.4. Заключение
Глава 6. МНОГОЗНАЧНАЯ ПОРОГОВАЯ ЛОГИКА
6.2. Многозначная пороговая логика
6.2.2. Критические оценки возможностей
6.2.3. Многозначная пороговая логика и электрооптические устройства
6.3. Мультилинейные разделяющиеся функции
6.4. Перспективные разработки
ЧАСТЬ III. СИСТОЛИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССОРЫ И ОПТИЧЕСКИЕ ЛОГИЧЕСКИЕ МАТРИЦЫ
Глава 7. ОПТИЧЕСКОЕ УМНОЖЕНИЕ МАТРИЦ
7.2. Цифровая оптика
7.2.2. Оптические устройства, выполняющие свертку при операциях умножения
7.2.2.2. Временная свертка
7.3. Рабочие характеристики
7.3.1. Быстродействие процессора
7.3.2. Проблемы разработки систем и возможности их приборной реализации
7.4. Заключение
Глава 8. АРХИТЕКТУРЫ КЛЕТОЧНОЙ ЛОГИКИ
8.2. Клеточная логика
8.2.1. Клеточные компьютеры
8.2.2. Структуры матриц
8.2.3. Клеточный автомат
8.2.4. Клеточная матрица Минника и синтез логических функций
8.2.5. Перестраиваемые матрицы
8.2.6. Классификация методов обработки данных
8.3. Оптическая двоичная логика и архитектура МКМД
8.4. Оптическая реализация
8.4.2. Локальная клеточная логика
8.4.2.2. Алгоритм перекодированных таблиц и согласованная фильтрация
8.4.2.3. Клеточная логика, использующая матрицы согласованных фильтров
8.5. Заключение
Глава 9. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ МАТРИЦЫ
9.2. Характеристики волоконно-оптических ПЛМ
9.2.2. Рассеиваемая мощность
9.2.3. Производительность и возможность изменения масштабов устройства
9.2.4. Сравнение возможностей различных методик реализации комбинационной логики
9.3. Проблемы создания логических схем для волоконно-оптических систем
9.3.2. Роль свойств декодеров высоких порядков
9.3.3. Производительность, функциональная сложность и затраты энергии
9.4. Перестраиваемые волоконные системы
9.4.2. Динамически программируемые логические матрицы
9.5. Выводы
Часть IV. СИМВОЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ И ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ
Глава 10. ОПТИКА И СИМВОЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ
10.2. Что такое искусственный интеллект?
10.2.1. Характеристики знаний
10.2.2. Представление знаний
10.2.3. Поиск
10.2.4. Сравнительные характеристики символьных и цифровых вычислений
10.3. Функциональные возможности символьных вычислений
10.3.2. Понимание речи
10.3.3. Техническое зрение
10.3.4. Понимание естественного языка
10.3.5. Экспертные системы
10.4. Архитектуры символьных вычислений
10.4.2. Архитектуры параллельной обработки
10.4.3. Оптическая реализация мультипроцессорных архитектур
10.4.4. Чисто оптические архитектуры
10.4.5. Гибридные оптоэлектрониые системы
Глоссарий
Глава 11. ОПТИЧЕСКИЕ МЕЖЭЛЕМЕНТНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЛЯ СИМВОЛЬНОЙ И ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ И ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
11.2. Роль параллелизма и символьной обработки в вычислениях, проводимых в реальном времени
11.2.2. Необходимость вычислений в реальном времени
11.2.3. Необходимость параллельной обработки
11.2.4. Требования, предъявляемые к структуре процессоров
11.3. Преимущества перекрестных оптических схем
11.3.2. Преимущества оптических межэлементных соединений
11.3.3. Возможность реконфигурации сетей с оптическими переключателями
11.3.4. Получение запрограммированного потока данных с помощью оптических переключателей
11.4. Оптический процессор с перекрестной схемой
11.4.2. Описание элементов обработки
11.4.3. Оптический перекрестный переключатель и устройства с деформируемыми зеркалами
11.4.4. Программирование и функциональные операции
11.5. Получение логических выводов с помощью оптического процессора с перекрестной схемой
11.5.2. Схема «от фактов к цели» и ее реализация
11.5.3. Схема «от цели к фактам» и ее реализация
11.6. Цифровая обработка сигналов с помощью оптического мультипроцессора с перекрестной схемой
11.6.2. Коррелятор и матрично-векторный умножитель
11.6.3. Авторегрессивное моделирование для задачи спектрального анализа
11.7. Случай одновременного выполнения символьных и цифровых вычислений, пример речевой системы
11.7.2. Символьно-цифровое распознавание речи и система синтаксического анализа
11.7.3. Распознавание речи с помощью динамического изменения масштаба времени
11.7.4. Синтаксический анализ речи с помощью экспертной системы синтаксического анализа типа «ситуация — действие», «жди и смотри»
11.8. Выводы
ЛИТЕРАТУРА

Оптические вычисления

Оглавление