Računarstvo korišćenjem svetlosti potencijalno može da obezbedi niže kašnjenje i smanjenu potrošnju energije, uz korist paralelizma koji imaju optički sistemi. Na primer, jedan optički procesor može istovremeno da izvrši mnogo različitih računarskih zadataka, kao što je paralelno računanje mnogih različitih transformacija, što bi moglo biti dragoceno za brojne aplikacije, uključujući ubrzanje zaključivanja zasnovanog na mašinskom učenju.
Novi istraživački rad, objavljen u Advanced Photonics, pokazao je izvodljivost masovnog paralelnog optičkog računarstva korišćenjem šeme multipleksiranja talasne dužine. U svojoj publikaciji, istraživači sa Kalifornijskog univerziteta u Los Anđelesu (UCLA) objavili su difrakcioni optički procesor sa multipleksnim talasnim dužinama koji omogućava istovremeno izračunavanje stotina različitih linearnih transformacija kompleksnih vrednosti kroz različite kanale talasnih dužina.
Dizajniran korišćenjem alata za duboko učenje, ovaj difrakcioni optički procesor se sastoji od strukturiranih difrakcionih površina, napravljenih od pasivnih transmisivnih materijala. U ovom optičkom procesoru, unapred određena grupa diskretnih talasnih dužina kodira ulazne i izlazne informacije. Svaka talasna dužina je posvećena jedinstvenoj ciljnoj funkciji ili linearnoj transformaciji kompleksne vrednosti. Nakon faze dizajna zasnovanog na dubokom učenju, ovaj procesor se može proizvesti korišćenjem 3D štampanja ili fotolitografije, a zatim sastaviti da fizički formira optički procesor, koji može istovremeno da izvrši veliku grupu ciljnih transformacija između svog ulaza i izlaza.
Ove ciljne transformacije mogu biti posebno dodeljene za različite funkcije, uključujući, na primer, klasifikaciju slike, segmentaciju, šifrovanje i rekonstrukciju, ili mogu biti namenjene za izračunavanje različitih operacija konvolucionog filtera ili potpuno povezanih slojeva u neuronskoj mreži. Na osnovu ovog jedinstvenog multipleksiranog dizajna talasne dužine, sve ove linearne transformacije ili željene funkcije se izvršavaju istovremeno pri brzini svetlosti, pri čemu se svakoj željenoj funkciji dodeljuje jedinstvena talasna dužina, omogućavajući širokopojasnom optičkom procesoru da računa sa ekstremnom propusnošću i paralelizmom.
Ovaj dizajn širokopojasnog difrakcionog procesora ne zahteva nikakve elemente selektivne talasne dužine, kao što su spektralni filteri ili filteri u boji, i kompatibilan je sa širokim spektrom materijala sa različitim svojstvima disperzije. Istraživači sa UCLA veruju da se ova platforma i osnovni koncepti mogu koristiti za razvoj optičkih procesora visokih performansi koji rade na različitim delovima elektromagnetnog spektra, uključujući vidljive i infracrvene talasne dužine.
Pored toga, zbog svoje sposobnosti da direktno obrađuje ulazne spektralne informacije, prikazani okvir će takođe inspirisati razvoj višebojnih i hiperspektralnih sistema mašinskog vida koji vrše statističko zaključivanje na osnovu prostornih i spektralnih informacija ulaznih objekata, koji bi mogli naći primenu u biomedicinskom snimanju i sensingu za detekciju i specifično snimanje supstanci sa jedinstvenim spektralnim karakteristikama.
