未来版PC“光脑”：比本世代超级计算机快10000倍

4.能量消耗小，散发热量低

“光脑”的灵感竟是来自蝴蝶

　　正如牛顿从树上掉下的苹果最终悟出著名的万有引力定律，瓦特从沸腾的水中得到灵感发明蒸汽机，科学家开发“光脑”的灵感也是来自于大自然。

　　科学家发现蝴蝶翅膀漂亮的颜色既不是染料色也不是颜料色，而是一种新奇的色彩——结构色彩。

　　这种结构色彩饱和度高、光泽绚丽、环境友好且永不褪色。蝴蝶翅膀中特定的周期性结构（如上图）对光具有调控性能，使某一频率范围的波不能在此周期性结构中传播而被散射回来。人们将这种具有特定周期性结构的物质称为光子晶体。

　　类似于电子计算机中半导体元件可以对电子选择性通过，光子计算机中的光子晶体也可以作为光的开关，实现“0和1”的逻辑运算。光子计算机中的关键部件激光器（如下图）就是通过这一原理实现的。

光子计算机中的关键部件激光器

何时“飞入寻常百姓家”？

　　光子计算机由光学反射镜、透镜、滤波器等光学元件和设备组成。有模拟式与数字式两类光子计算机。

　　数字式光子计算机的结构方案有许多种，其中被认为开发价值比较大的有两种，一种是采用电子计算机中已经成熟的结构，只是用光学逻辑元件取代电子逻辑元件，用光子互连代替导线互连；另外一种是全新的，以并行处理（光学神经网络）为基础的结构。

　　光子计算机已经成功研制并且取得一系列新的进展，例如来自美国杜克大学的计算机电子工程师团队研发出了能够实现超快速开关的LED灯管，每秒钟能够开关900亿次的性能使得它能够取代之前的LED技术，构成光子计算机的硬件基础。

　　虽然目前我们使用的是电子计算机，但是从发展的潜力来说，显然光子计算机比电子计算机大得多，特别是在对图像处理、目标识别和人工智能等方面，光子计算机将来发挥的作用远比电子计算机大。

　　具有并行传输、超高速运算、超大规模的信息存储容量、能量消耗小以及散发热量低等优点的“光脑”是未来最有潜力替代电脑的选手。相信在不久的将来，“光脑”会从军用走向民用，成为人们日常生活的伴侣。