從字面(mian)上看，計算的未(wei)來是光(guang)明的。

哈佛大學(xue)(xue)約翰·保爾森工程(cheng)與(yu)應(ying)用科學(xue)(xue)學(xue)(xue)院（SEAS）的(de)(de)研(yan)究人員與(yu)麥克馬斯特大學(xue)(xue)和匹(pi)茲堡大學(xue)(xue)的(de)(de)研(yan)究人員合(he)作，開(kai)發了一個(ge)用于全光(guang)(guang)計算(suan)的(de)(de)新平(ping)臺，這意味(wei)著僅用光(guang)(guang)束進行計算(suan)。

SEAS的(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)生，該(gai)研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)第(di)一作者之一阿莫斯·米(mi)克斯（Amos Meeks）表示：“目前大多數(shu)計算都使(shi)用諸如金屬線(xian)，半(ban)導體和光(guang)電(dian)二極(ji)管之類(lei)的(de)(de)堅(jian)硬材料將電(dian)子設(she)備耦合到(dao)光(guang)。”“全(quan)光(guang)學計算的(de)(de)思想是去(qu)除那(nei)些(xie)剛性部件并用光(guang)控制光(guang)。例如，想象一下，一個(ge)完全(quan)軟的(de)(de)，無(wu)電(dian)路(lu)的(de)(de)機器人，它受到(dao)太陽光(guang)的(de)(de)驅動(dong)。”

這些(xie)平臺依賴于(yu)所謂的非(fei)線性材料，該非(fei)線性材料響應(ying)于(yu)光(guang)的強度(du)而改(gai)變其折(zhe)射(she)率(lv)。當(dang)光(guang)透過這些(xie)材料時，光(guang)束路(lu)徑中的折(zhe)射(she)率(lv)會增(zeng)加，從而產生自己的光(guang)波導。當(dang)前，大(da)多數(shu)非(fei)線性材料需要大(da)功率(lv)激光(guang)器，或者由于(yu)光(guang)的傳輸(shu)而永(yong)久改(gai)變。

在這(zhe)里，研究人員開發了(le)一種根本上新的(de)材料，該材料在低(di)激(ji)光功(gong)率(lv)下利用可逆溶脹和收縮在水凝(ning)膠中改(gai)變(bian)折射率(lv)。

水凝(ning)膠(jiao)由像海(hai)綿一樣被水溶脹的(de)聚合物(wu)網絡和少(shao)量(liang)(liang)稱為螺吡喃(nan)的(de)光(guang)(guang)(guang)響應分(fen)子(zi)組成(cheng)（與用(yong)于過(guo)渡鏡片著(zhu)色的(de)分(fen)子(zi)相似）。當(dang)光(guang)(guang)(guang)線照(zhao)射到凝(ning)膠(jiao)上(shang)時(shi)，光(guang)(guang)(guang)線下方的(de)區域會收縮少(shao)量(liang)(liang)，從(cong)而使(shi)聚合物(wu)富集(ji)并(bing)改變(bian)折射率(lv)。當(dang)燈(deng)熄(xi)滅時(shi)，凝(ning)膠(jiao)返回其原(yuan)始狀態。當(dang)多束(shu)(shu)(shu)光(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)穿過(guo)材料時(shi)，即使(shi)在很遠的(de)距(ju)離上(shang)，它們也會相互作(zuo)用(yong)并(bing)相互影(ying)響。光(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)A可(ke)以(yi)抑制光(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)B，光(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)B可(ke)以(yi)抑制光(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)A，兩者(zhe)都可(ke)以(yi)互相抵(di)消，或(huo)者(zhe)都可(ke)以(yi)通過(guo)-形成(cheng)光(guang)(guang)(guang)學(xue)邏輯門。

麥克馬(ma)斯特化學與化學生(sheng)物學副(fu)教授，該研究的(de)共(gong)同作者卡萊切爾維·薩(sa)拉(la)瓦那穆圖（Kalaichelvi Saravanamuttu）表示(shi)：“盡管它們是分開的(de)，但光(guang)束仍會相互(hu)看(kan)見(jian)并發生(sheng)變化。”“從長遠來看(kan)，我們可以想(xiang)象使用這種(zhong)智(zhi)能響應能力來設計計算操(cao)作。”

“我們不僅可(ke)以(yi)設計光(guang)響應材料，在有光(guang)的(de)情(qing)況下可(ke)逆地切(qie)換其光(guang)學，化(hua)學和物理性質，而且我們可(ke)以(yi)利用這些變化(hua)創(chuang)建(jian)光(guang)通(tong)道或自陷束，以(yi)引導和操縱光(guang)。”薩拉瓦那(nei)穆圖實(shi)驗室的(de)研究(jiu)生(sheng)德里克·莫里姆（Derek Morim）說。

SEAS的(de)(de)艾(ai)米·史密斯·貝里爾森（Amy Smith Berylson）材(cai)料(liao)科學教授，該研(yan)究(jiu)的(de)(de)共同作者，喬安娜·艾(ai)森伯格（Joanna Aizenberg）說：“材(cai)料(liao)科學正在發生變化。”“能(neng)夠根據環境優化自(zi)身性能(neng)的(de)(de)自(zi)調(diao)節(jie)自(zi)適應材(cai)料(liao)替代了靜態(tai)的(de)(de)，低能(neng)耗的(de)(de)，外部調(diao)節(jie)的(de)(de)類似(si)物。我們可逆響(xiang)應的(de)(de)材(cai)料(liao)以極小(xiao)的(de)(de)強(qiang)度控制(zhi)光，這是這一有希望的(de)(de)技術(shu)革命的(de)(de)又一例證。”

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