Китайские учёные разработали уникальный «цифровой двойник» оптического компьютера для удалённой работы

Открытая программная платформа DT-OCS воспроизводит поведение реальной фотонной системы с высокой точностью

Оптические вычисления, использующие свет для обработки данных вместо электричества, рассматриваются как одно из многообещающих направлений для ускорения искусственного интеллекта и уменьшения потребления энергии. Однако создание задач для таких систем обычно требует постоянного доступа к дорогостоящему оборудованию, что вынуждает исследователей работать последовательно и повторно настраивать установку перед каждым экспериментом.

Китайские учёные предложили решение данной проблемы — систему Digital Twin Optical Computing System (DT-OCS), описание которой опубликовано в журнале Opto-Electronic Advances. Она создает программную модель оптического компьютера, способную имитировать его поведение при различных конфигурациях без применения реального оборудования.

По сути, DT-OCS функционирует как высокоточный симулятор, работающий параллельно с физической системой. В ходе тестирования исследователи использовали высокоскоростной оптический вычислительный комплекс и фотонный чип на базе кремниевой фотоники. Система была протестирована на задачах классификации изображений и последовательного принятия решений.

Результаты показали, что параметры, обученные и оптимизированные в цифровом двойнике, могут переноситься на реальное оборудование без дополнительной настройки. При этом фактическая производительность физической системы почти совпала с предсказаниями виртуальной модели.

Поскольку обучение и настройка параметров происходят в основном в цифровой среде, несколько команд могут одновременно разрабатывать различные задачи, не дожидаясь доступа к одному и тому же устройству. Это значительно сокращает время и затраты на эксперименты.

Авторы также предоставили доступ к платформе DT-OCS и связанным наборам данных. Это позволит другим группам проводить обучение и тестирование алгоритмов, не имея собственного оптического оборудования.

По мнению разработчиков, зрелые оптические вычислительные платформы должны включать не только физические устройства, но и их программные аналоги с эквивалентным вычислительным поведением. Такой подход способен преобразовать оптические компьютеры из редких специализированных установок в более доступную и воспроизводимую исследовательскую инфраструктуру.