Сеть - это компьютер

Задача повышения вычислительной мощности, несмотря на очевидные достижения, столь же актуальна, как и многие десятилетия назад. Традиционные процессоры, главными действующими лицами которых являются электроны и сильные взаимодействия между ними [1], наталкиваются на ограничения: топологические, архитектурные и - физические.

Не помогает даже массовый параллелизм: чтобы достичь приемлемой скорости межпроцессорного взаимодействия, изобретателю криптоломалки Twinkle [2], знаменитому Эди Шамиру (Adi Shamir) пришлось прибегнуть к гибридной схеме. Синхронизация ста тысяч элементарных процессоров этого монстра (при всем при том - размером со шляпную коробку [3]) осуществляется галлий-арсенидовыми светодиодами, сами процессоры расположены на галлий-арсенидовой же подложке - "вафле" диаметром шесть дюймов, а объединяют их лишь шины питания и инициализации (начальной загрузки). Результаты вычислений снимаются оптическим способом. Для этого каждый вычислитель будет оснащен фотодиодом (для синхронизации) и светодиодом (для снятия результатов вычислений), а в крышке коробки спрячется один большой фотодиод, который будет присматривать за происходящим. Общим результатом всех этих ухищрений станет возможность взлома 512-битных RSA-ключей при начальных инвестициях в несколько сот тысяч долларов и цене устройства в массовом производстве - около пяти тысяч американских рублей.

Альтернативой традиционным электронным вычислителям обычно называют квантовые [4], DNA- и оптические компьютеры. Из этой троицы последние, пожалуй, ближе всего к практической реализации, более того, в простейшем, элементарном виде уже десятки лет исправно служат в специфических оборонных приложениях.

История цифровых оптических компьютеров начинается в восьмидесятые годы; в 86-м Давид Миллер (David Miller) из Bell Labs изобретает первый оптический транзистор (Self-Electroоptic-Effect Device, или SEED). Главным и определяющим преимуществом современных оптических ключей является скорость переключения, измеряемая долями пикосекунд - что в сотни раз выше, чем у электронных. Другой, голографический подход к построению оптических ключей взяла на вооружение Rocky Mountain Research Center (RMRC) [5].

Прошедший год оказался как никогда богат новостями из мира оптических компьютеров. Здесь уже упомянут гибридный, оптоэлектронный процессор Twinkle. Интересен и совместный проект Space Sciences Laboratory (одно из подразделений Marshall Space Flight Center, NASA) и компании Optron Systems. Партнеры проводят эксперименты по осаждению лучом лазера органических полимеров на кварцевых подложках - на первых порах в космосе, где нет тепловой конвекции, а затем, по мере отработки технологий, и на земле [6]. Вдумайтесь: если проект будет реализован, оптические компьютеры можно будет рисовать лучом света!

Итак, есть отработанные технологии, есть математический и физический аппарат, есть широкий круг задач, решаемых оптическим компьютером. Нет только самого компьютера. В чем же дело? Один из разработчиков горько пошутил по этому поводу: если бы на оптические технологии расходовалась хотя бы пятая часть инвестиций в технологии традиционные, микропроцессорные, мы бы уже давно считали на оптических компьютерах.

Сейчас ситуация только начинает меняться, причем со стороны совершенно неожиданной: в игру вступают "толстые кошельки" - крупные производители сетевого оборудования. Так что же, перефразируем два лозунга, незабвенный - Остапа Бендера и подзабытый - "сановский": Сеть - это компьютер... Но - завтра. И - оптический?!