Главная > Оптика > Оптические вычисления
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Глава 11. ОПТИЧЕСКИЕ МЕЖЭЛЕМЕНТНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЛЯ СИМВОЛЬНОЙ И ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ И ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

А. Д. Мак-Аулэй, Отделение вычислительной науки и техники, Государственный университет им. Райта,

Дайтон, шт. Огайо

11.1. Введение

В настоящее время в области высокоскоростной обработки информации наблюдается смещение интереса в раздел символьных и параллельных вычислений. Символьные вычисления позволяют использовать методы искусственного интеллекта (ИИ), а параллелизм обеспечивает увеличение скорости обработки, необходимое для удовлетворения все возрастающих требований к вычислениям. Процессоры ориентированы на выполнение одной-единственной операции, после чего передают результат на следующий процессор. Это позволяет добиться высокого уровня параллельности при обработке данных. В свою очередь оптические методы способны обеспечить высокий уровень параллелизма и высокую степень широкополосности, необходимые для реализации связи процессоров в таких системах. В гл. 11 описана система, состоящая из обрабатывающих элементов и оптического коммутатора, построенного на основе ПМС. Это коммутирующее устройство обеспечивает реконфигурацию и поддерживает концепцию потокового программирования. Обсуждаются преимущества рассматриваемой схемы относительно других подходов.

На базе процессора, описанного в данной главе, можно реализовать экспертные системы ИИ (основанные на правилах), коррелятор и матрично-векторный умножитель. Назначение процессоров и установок и переключений обеспечивают эффективность выполнения символьных и численных вычислений. Авторегрессивная (АР) процедура моделирования, применяемая в задачах спектрального анализа, уплотнения данных или оптимальной фильтрации, приведена в целях демонстрации возможности эффективной реализации сложных алгоритмов.

Символьно-цифровой распознаватель речи, выполненный на основе предложенного процессора, обладает возможностью одновременно распознавать и символы, и числа. Ранее упомянутый коррелятор и АР-моделирующее устройство используются для определения коэффициентов линейного прогнозирования исходов (ЛПИ), описывающих речевые фреймы. С помощью

динамического изменения временного масштаба устанавливается корреляция между полученными коэффициентами ЛПИ и коэффициентами ЛПИ единиц словаря фреймов, описывающих выделяемые слова. Система, основанная на правилах, анализирует флексии слов и выполняет распознавание. Основанный на правилах синтаксический анализатор повышает точность распознавания путем использования грамматических правил для нахождения аналогично звучащих слов из большого словарного запаса.

Из анализа современных тенденций следует, что вычисления в реальном времени будут включать в себя символьную обработку и характеризоваться высокой степенью параллелизма. В этом контексте оптика может обнаружить преимущества над традиционными полупроводниковыми технологиями в целом ряде применений, потому что она способна обеспечить очень высокую степень параллелизма, большую ширину полосы частот междупроцессорных связей, а также высокие коэффициенты объединения по входу и разветвления по выходу. Очень часто обработка данных в реальном времени требует быстрого принятия логических решений, использующих накопленные знания и/или обработку больших объемов данных с высокими скоростями. Таким образом, тесная связь между символьными и цифровыми вычислениями достаточно часто является полезной и желательной. Об этом свидетельствуют многочисленные примеры из таких областей, как понимание речи и изображений, робототехника, военная техника, управление промышленным производством. В статье описаны символьные и цифровые процессоры обработки сигналов с оптической перекрестной схемой межэлементных соединений. В качестве примера описаны такие системы, основанные на правилах, как коррелятор и умножитель матрицы на вектор (реализуемые на основе ЭВМ). Авторегрессивное моделирование показывает возможность выполнения более сложных алгоритмов. Описаны устройства распознавания речи и синтаксического анализа, демонстрирующие то, как с помощью предложенного оптического процессора могут быть успешно совмещены символьные и цифровые вычисления.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление