Yemen Science يمن ساينس: الشبكة اليمنية للعلوم والبيئة، موقع يهتم بأخبار العلوم والتكنولوجيا والصحة والبيئة والسكان
مقالات مشابهة
في ظل التطور السريع للتكنولوجيا، باتت حدود أجهزة الحاسوب الإلكترونية التقليدية تظهر بشكل متزايد، خاصة عند التعامل مع التحديات الحسابية المعقدة. تُعد مشاكل “NP-complete” من أصعب الألغاز في علم الحاسوب، نظرًا لنموها الأسي مع زيادة الحجم. هذه المشكلات لها تأثيرات كبيرة على مجالات متعددة، بما في ذلك الطب الحيوي، والنقل، والتصنيع. في إطار السعي إلى حلول أكثر فاعلية، يتوجه الباحثون نحو استكشاف بدائل جديدة، ويبرز الحوسبة الضوئية كإحدى الوسائل الواعدة في هذا المجال.
وفي تطور حديث، أفادت مجلة Advanced Photonics بأن فريقًا من جامعة شانغهاي جياو تونغ قد حقق تقدمًا كبيرًا بتطوير معالج ضوئي متكامل ثلاثي الأبعاد قابل لإعادة التشكيل، تم تصميمه خصيصًا لمعالجة مشكلة “مجموع الأجزاء” (Subset Sum Problem)، وهي إحدى المشكلات الكلاسيكية التي تنتمي إلى فئة “NP-complete”. باستخدام تقنية مبتكرة تُعرف باسم “الكتابة المباشرة بالليزر فائق السرعة”، قام الباحثون ببناء شريحة ضوئية تتألف من 1,449 مكونًا بصريًا معياريًا. هذه التقنية تسمح بتصميم النماذج بسرعة وتوفر مرونة أكبر في التصميم، وهو أمر حيوي لمواجهة تعقيدات مشكلة “مجموع الأجزاء”.
تتضمن مشكلة “مجموع الأجزاء” تحديد ما إذا كان يمكن لمجموعة معينة من الأرقام أن تصل إلى مجموع محدد. من خلال إسقاط هذه المشكلة على المعالج الضوئي، يتمكن الباحثون من ترميز سلوك الضوء لأداء العمليات الحسابية. يعمل المعالج عن طريق السماح للفوتونات في حزمة الضوء باستكشاف جميع المسارات الممكنة بشكل متزامن، مما يوفر الإجابات بطريقة متوازية. هذا التصميم لا يسرّع العملية فحسب، بل يحافظ أيضًا على دقة عالية، حيث أظهر المعالج قدرته على حل مختلف حالات المشكلة بنسبة دقة بلغت 100%.
ولا تقتصر التطبيقات المحتملة لهذه التقنية على حل مشكلة “مجموع الأجزاء”، إذ يمكن إعادة تكوين هذا المعالج ليستخدم في مجالات مثل الشبكات العصبية الضوئية والحوسبة الكمية الضوئية، مما يشير إلى مستقبل واعد للأنظمة الضوئية. اللافت للنظر أن هذا المعالج الجديد أظهر أداءً محسّنًا مقارنة بنظرائه الإلكترونيين التقليديين، خاصة من حيث سرعة الحساب والكفاءة مع زيادة حجم المشكلات.
يمثل هذا الابتكار خطوة مهمة نحو تسخير قدرات الضوء للحوسبة العملية، مما يوفر مسارًا جديدًا لمواجهة التحديات الحسابية المعقدة على نطاق أوسع. ومع استمرار الباحثين في استكشاف إمكانيات الحوسبة الضوئية، يمكن لهذا الاختراق أن يعيد تشكيل كيفية تعاملنا مع المشكلات المعقدة عبر مختلف المجالات العلمية والصناعية.
