Инженеры разработали новую схему вычислений на основе света для снижения энергопотребления от приложений криптовалюты и блокчейна. Устройство описано в журнале Optica.
Исследователи из Стэнфордского университета разработали фотонную интегральную схему LightHash, которая генерирует фотонную цепочку блоков для майнинга (добычи) криптовалюты и ведения смарт-контрактов на основе блокчейна. Масштабирование технологии может привести к десятикратному снижению энергопотребления по сравнению с лучшими современными электронными процессорами, показывает моделирование.
LightHash использует кремниевую фотонику для снижения энергопотребления при сохранении высокого уровня безопасности. Разработка основана на предыдущей версии фотонной схемы HeavyHash, разработанной этой же командой и в настоящее время используемой отдельными криптовалютными сетями.
Для безопасного создания биткойна или эксплуатации его вычислительной сети требуется вычисление хэш-функции, например, SHA256 или Heavyhash, для преобразования входных данных в одно выходное число способом, который слишком сложен для отмены, объясняют инженеры. Именно это шифрование составляет основную часть энергопотребления при майнинге криптовалют.
Исследователи модифицировали Heavyhash для работы с совместно разработанным кремниевым фотонным чипом, несущим сеть программируемых интерферометров 6×6. Анализ показал, что такая модификация позволяет проводить низкоэнергетическую оптическую обработку матричных умножений, которая составляет основу вычисления хэш-функции, с сохранением точности и снижением восприимчивости к аппаратным ошибкам.
Чтобы оценить возможность использования LightHash для умножения матриц, исследователи построили оптическую установку для контроля и отслеживания распространения света путем настройки нагревательных элементов и отображения пятен решетки на инфракрасной камере. Они внедрили алгоритм устранения ошибок и установили критерии осуществимости для масштабирования технологии. Результаты эксперимента подтвердили расчетную эффективность технологии.
По сути, мы разработали способ использования аналоговых оптических схем для выполнения операций умножения практически с нулевым рассеиванием мощности, но достаточно точным для использования в схеме цифрового шифрования.
Сунил Пай, один из авторов разработки
Исследователи отмечают, что для достижения LightHash значительного преимущества перед цифровыми аналогами, фотонную схему необходимо масштабировать до 64 входов и выходов. Они продолжат работу над масштабированием и оптимизацией энергопотребления в фотонной схеме.
Читать далее:
Разлученные в детстве медведицы воссоединились: в зоопарке рассказали, как все прошло
Появилось фото внутри второй самой глубокой подводной воронки в мире
Свет в ранней Вселенной: новая теория меняет представление о том, каким он был
На обложке: чип для фотонного блокчейна. Изображение: Stanford University