從字面上(shang)看(kan)，計算的未來是光(guang)明的。

哈佛大(da)學(xue)約翰·保爾森(sen)工程(cheng)與(yu)(yu)應(ying)用科學(xue)學(xue)院（SEAS）的(de)研(yan)(yan)究(jiu)人員(yuan)(yuan)與(yu)(yu)麥克馬斯特(te)大(da)學(xue)和匹茲堡大(da)學(xue)的(de)研(yan)(yan)究(jiu)人員(yuan)(yuan)合作，開發了(le)一個用于(yu)全光(guang)計算(suan)的(de)新平臺，這意(yi)味(wei)著僅(jin)用光(guang)束進(jin)行計算(suan)。

SEAS的研(yan)究生，該(gai)研(yan)究的第一作者之(zhi)一阿莫(mo)斯·米(mi)克斯（Amos Meeks）表示：“目(mu)前大多數計算(suan)都使(shi)用諸(zhu)如金屬線，半(ban)導(dao)體(ti)和(he)光(guang)(guang)電(dian)(dian)二極管之(zhi)類的堅硬材(cai)料將電(dian)(dian)子(zi)設(she)備耦合到光(guang)(guang)。”“全光(guang)(guang)學計算(suan)的思想(xiang)是去除那些剛性部(bu)件(jian)并(bing)用光(guang)(guang)控(kong)制(zhi)光(guang)(guang)。例如，想(xiang)象一下，一個完全軟(ruan)的，無電(dian)(dian)路(lu)的機器人，它受到太陽光(guang)(guang)的驅動。”

這(zhe)些平臺依賴于所謂的(de)非(fei)(fei)線(xian)性材(cai)料(liao)，該非(fei)(fei)線(xian)性材(cai)料(liao)響應于光(guang)的(de)強(qiang)度而(er)改(gai)變其(qi)折(zhe)射率(lv)。當光(guang)透過這(zhe)些材(cai)料(liao)時，光(guang)束路(lu)徑中的(de)折(zhe)射率(lv)會增加(jia)，從而(er)產生自(zi)己(ji)的(de)光(guang)波(bo)導。當前，大(da)多數非(fei)(fei)線(xian)性材(cai)料(liao)需要(yao)大(da)功率(lv)激光(guang)器，或者由(you)于光(guang)的(de)傳輸而(er)永(yong)久(jiu)改(gai)變。

在(zai)這里(li)，研究人員開發了(le)一種根本上新的材料，該材料在(zai)低激光功率下利用可逆溶脹和收(shou)縮在(zai)水凝膠中改(gai)變(bian)折射率。

水(shui)凝膠(jiao)由像海綿一樣被水(shui)溶脹的聚(ju)合物(wu)網絡和少(shao)量稱(cheng)為螺吡(bi)喃的光(guang)(guang)(guang)響應分子(zi)組成(cheng)（與(yu)用于過渡鏡片著色的分子(zi)相(xiang)(xiang)似）。當(dang)光(guang)(guang)(guang)線照射到凝膠(jiao)上時，光(guang)(guang)(guang)線下(xia)方的區域會收縮少(shao)量，從而使聚(ju)合物(wu)富集并改變折射率。當(dang)燈熄(xi)滅時，凝膠(jiao)返回其原始狀態。當(dang)多(duo)束(shu)(shu)(shu)光(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)穿過材料(liao)時，即使在很遠的距(ju)離上，它們也會相(xiang)(xiang)互(hu)作(zuo)用并相(xiang)(xiang)互(hu)影響。光(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)A可以抑(yi)制光(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)B，光(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)B可以抑(yi)制光(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)A，兩者都可以互(hu)相(xiang)(xiang)抵消，或者都可以通過-形成(cheng)光(guang)(guang)(guang)學邏輯(ji)門。

麥克馬(ma)斯特化(hua)學(xue)與(yu)化(hua)學(xue)生(sheng)(sheng)物學(xue)副教(jiao)授，該研究的(de)共同(tong)作(zuo)者卡(ka)萊切爾維·薩拉瓦(wa)那(nei)穆圖（Kalaichelvi Saravanamuttu）表示：“盡管它(ta)們是分開的(de)，但(dan)光束仍會相互看見并發生(sheng)(sheng)變(bian)化(hua)。”“從長遠來(lai)看，我(wo)們可以想(xiang)象(xiang)使用(yong)這(zhe)種智能(neng)(neng)響應能(neng)(neng)力來(lai)設計(ji)計(ji)算操作(zuo)。”

“我們不(bu)僅可以(yi)(yi)設計(ji)光(guang)響應材料(liao)，在有光(guang)的情況下可逆地(di)切(qie)換其(qi)光(guang)學(xue)，化(hua)(hua)學(xue)和(he)(he)物理性質，而且我們可以(yi)(yi)利用(yong)這些變化(hua)(hua)創建光(guang)通道(dao)或自陷束(shu)，以(yi)(yi)引導和(he)(he)操縱光(guang)。”薩拉瓦那穆圖實驗室的研究生德里(li)克·莫里(li)姆（Derek Morim）說(shuo)。

SEAS的(de)艾米(mi)·史密(mi)斯·貝里爾(er)森（Amy Smith Berylson）材(cai)料(liao)科(ke)學(xue)教授，該研究的(de)共(gong)同作者，喬(qiao)安娜·艾森伯格（Joanna Aizenberg）說：“材(cai)料(liao)科(ke)學(xue)正在發生變化。”“能(neng)夠根據環(huan)境優(you)化自身(shen)性能(neng)的(de)自調節自適應材(cai)料(liao)替代了靜態(tai)的(de)，低能(neng)耗的(de)，外部調節的(de)類(lei)似物。我(wo)們可逆(ni)響應的(de)材(cai)料(liao)以(yi)極(ji)小的(de)強度控制光，這是這一(yi)有希望(wang)的(de)技術革命的(de)又一(yi)例證。”

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