Princeton Üniversitesi’nden araştırmacılar başarılı bir şekilde gösterdiler fotonik yüksek frekanslı ticaret görevlerini yerine getirebilen nöromorfik bilgi işlem mimarisi ışık hızıBorsada teorik bir rekabet avantajı sunuyor.
İlham veren insan beyni bilgiyi nasıl işlerFotonik ‘nöron’ da ölçeklenebilir, bu da onu gerçek dünyadaki, endüstriyel ölçekteki mevcut engelleri aşabilen ilk tasarım haline getiriyor fotonik hesaplama.
Işık Hızında Fotonik Hesaplama
21. yüzyılda hisse senedi ve diğer emtia ticareti yaparkenst Yüzyılda, rekabetten daha hızlı işlem yapma yeteneği, tek bir işlemde milyonlarca dolarlık değeri sallayabilir. Bir göre ifade yeni fotonik duyurusu nöronyüksek frekanslı ticarette hız “en önemli faktördür”.
Şu anda kullanımda olan en hızlı ticaret sistemleri FPGA tabanlı elektronik işlemciler üzerine kurulmuştur. Alternatif ile karşılaştırıldığında elektronik işleme yöntemlere göre bu cihazlar ulaşılabilir en düşük gecikmeyi sunar. Yine de Princeton ekibi, bu klasik mimariyi temel alan işleme sistemlerinin “temel olarak kısıtlandığını” belirtiyor. saat hızlar, elektronik sinyal yönlendirme ve veri dönüştürme yükü. Birlikte ele alındığında, bu sınırlamalar, hisse senetlerinin daha hızlı ticaretine yönelik alternatif yaklaşımlara yer açmıştır.
Önceki çalışmalar, teorik olarak verileri ışık hızında işleyebildikleri için fotonik tabanlı işleme sistemlerini araştırıyordu. Ne yazık ki bu sistemlerin çoğu, elektronik işlemcilere pratik bir bilgi işlem alternatifi sunabilecek noktaya kadar ölçeklendirmeye direndi.
Örneğin, Mach-Zehnder girişimölçerlerini temel alan fotonik bilgisayarlar, potansiyel fotonik nöronlarının boyutunu sınırlayan geniş ayak izlerine sahiptir. Mikro halkalı rezonatörlere (MRR’ler) dayalı daha küçük sistemler, daha yüksek entegrasyon yoğunluğu göstermiştir. Ancak araştırmacılar, bu yaklaşımların “sıkı spektral hizalama gereklilikleri tarafından kısıtlandığını” ve daha büyük mimarilere ölçeklendikçe daha da kötüleştiğini belirtiyorlar.
Princeton ekibi, önceki her iki yaklaşımın sınırlamalarını doğrudan ele alacağını umdukları farklı bir yaklaşım denedi; sonuçta, hisse senedi ticaretinde kullanılanlar gibi gerçek dünyadaki görevleri ışık hızında gerçekleştirebilen ölçeklenebilir, fotonik bir nöron ortaya çıktı.
Fotonik Nöron Tasarımı Önceki Sistemlerin Sınırlamalarını Aşıyor
Ekibin açıklamasına göre, yaklaşımları ağırlıklı toplamları ve doğrusal olmayan aktivasyon görevlerini doğrudan optik alanda gerçekleştiriyor; elektronik tabanlı yaklaşımların kopyalayamayacağı bir şey. Mimarideki bu değişiklik, ışığın içinden geçerken sürekli bilgi işlemeyi mümkün kılarken, elektronik sistemlerin bu görevleri bir saatin kontrolü altında sıralı olarak yerine getirmesi gerekiyor.
Sistemin işleyişini detaylandırırken araştırma ekibi, tasarımlarının bu işlevleri ayrı ayrı uygulamak yerine “modülasyonu ve ağırlıklandırmayı tek bir mikro halkalı rezonatörde entegre ettiğini” söyledi. Bu mimari, önceki fotonik hesaplama sistemlerinin ölçeklendirmesini sınırlayan oldukça teknik bir gereklilik olan spektral hizada kalması gereken bileşenlerin sayısını azaltır.
Princeton ekibinin mimarisi ayrıca önceki tasarımlara göre daha basit geri bildirim yolları sağlıyor. Sonuç olarak, aynı tek fotonik nöron, hem uzun hem de kısa süreli belleği destekleyecek şekilde yeniden yapılandırılabilir ve bu da ek zaman tasarrufu sağlar.
“Bu yetenek, nöronun gerçek dünyadaki zaman serisi verilerini analiz etmek için gerekli olan hem güncel hem de geçmiş bilgileri yakalamasına olanak tanıyarak etkili zamansal işlemeyi mümkün kılıyor” diye açıkladılar.
Simüle Edilmiş Hisse Senedi İşlemleri Hızda “Genel Olarak Olumlu Kümülatif Kazançlar” Ortaya Çıkarıyor
Işık işleme sisteminin hızını gerçek dünya senaryosunda test etmek için araştırmacılar, prototiplerini simüle edilmiş yüksek frekanslı borsa alım satım görevlerini gerçekleştirmek üzere görevlendirdiler. Ekip, başarılı olması halinde bu testlerin, gelecekte büyütülebilecek tek bir fotonik nöron kullanılarak “finansal zaman serisi verilerinin gerçek zamanlı işlenmesini” gösterebileceğini söyledi.
Ekibin açıklamasına göre, geniş bir temsili hisse senedi sembolleri yelpazesinin kullanıldığı deneyler, elektronik tabanlı yaklaşımlarla karşılaştırıldığında hızda “genel olarak olumlu kümülatif kazanımlar” gösterdi.
Daha sonra ekip, fotonik nöronlarını birkaç farklı çalışma ‘moduna’ göre yeniden yapılandırdı. Bu yaklaşımlar, ileri beslemeli işlemeyi ve hem uzun vadeli hem de kısa vadeli tarihsel geri bildirimi içeren yinelenen yapılandırmaları içeriyordu. Ekip, bu yaklaşımların, zamansal belleği tasarım mimarisine dahil etmenin, sistemin performansını ve istikrarını sürekli olarak iyileştirdiğini gösterdiğini ve “tarihsel bilgilerin ticaret kararlarını nasıl geliştirebileceğine dair fikir sunduğunu” söyledi.
“Bu sonuçlar, yeniden yapılandırılabilir fotonik nöronun farklı zamansal dinamiklere nasıl uyum sağlayabildiğini, aynı zamanda onlarca pikosaniye mertebesinde içsel işlem gecikmelerini korurken, son teknoloji ürünü FPGA tabanlı elektronik ticaret sistemlerinin çok altında olduğunu gösteriyor” diye açıkladılar.
Ölçeklenebilir ‘Işık Hızı’ Mimarisi Birçok Sektörü Destekleyebilir
Princeton ekibinin fotonik nöron mimarisi teorik yüksek frekanslı hisse senedi alım satım görevlerinde test edilmiş olsa da, sistemin ölçeklenebilirliğinin karmaşık, gerçek dünya verilerini işleyebilen ilk nöromorfik fotonik sisteme yol açabileceğini belirttiler.
“Ayak izi, spektral hizalama ve işlevsel entegrasyonda uzun süredir devam eden sınırlamaları doğrudan ele alan bu mimari, daha büyük fotonik nöronlar ve sonuçta büyük ölçekli fotonik sinir ağları oluşturmaya yönelik pratik bir yol sağlıyor” diye açıkladılar. “Kompaktlığı, yeniden yapılandırılabilirliği ve standart fotonik entegrasyon süreçleriyle uyumluluğu, endüstriyel dağıtım için kullanılabilir nöromorfik fotonik bilgisayarların gerçekleştirilmesini giderek daha gerçekçi hale getiriyor.”
Ekip, borsa ticaretinin ötesindeki potansiyel uygulamaları tartışırken, fotonik nöronların ultra düşük gecikme süresi, yüksek paralellik ve enerji verimliliğinin, son derece kısa zaman ölçeklerinde çalışabilen gerçek zamanlı sinyal işlemeyi, iletişimi ve uyarlanabilir kontrol sistemlerini geliştirebileceğini söyledi.
Çalışma “Modülasyon ve ağırlıklandırma mikro halkalı rezonatörlerle kompakt, yeniden yapılandırılabilir ve ölçeklenebilir fotonik nöronlar” eLight’ta yayınlandı.
Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief’te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].
