Разработка концепции построения оптоэлектронного процессора ввода оптической информации реального масштаба времени в вычислительный канал суперкомпьютера: ГПНИ «Информатика и космос» 2011–2015 г. : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научные руководители И. А. Малевич, А. В. Поляков

Abstract

Объектом исследования являются волоконно-оптические лазерные системы обработки информации, ориентированные на разработку оптического кластера вычислительного канала суперкомпьютера в реальном масштабе времени Цель работы – исследование динамики квантовых преобразований и фазовых деформаций оптических информационных полей в быстродействующей волоконно-оптической памяти и разработка концепции построения оптоэлектронного процессора субнаносекундного диапазона с многочастотным лазерным уплотнением информационных каналов при цифровом, аналоговом и смешанном типе представления оптической информации. В результате проделанной работы предложен новый принцип адаптивной матричной вариативности оптического процессора и разработана структура адаптивного волоконно-оптического динамического запоминающего устройства с последовательно-параллельными каналами лазерного ввода-вывода и оптической рондимизации входной информации. Разработана математическая модель и проведен многопараметрический анализ процесса рециркуляции информационного потока в замкнутом оптоэлектронном контуре оптической памяти процессора с учетом шумовых источников оптического и электронного шума, а также эффекта межсимвольных помех. Получены, на базе исследований времени хранения и информационной емкости оптической памяти при заданной вероятности ошибки, зависимости влияния элементов контура памяти на предельно достижимые информационные характеристики. Выявлены ограничения кластерных оптопроцессорных систем с учетом нелинейных явлений и эффекта межсимвольных помех в волоконно-оптическом контуре памяти. Предложен метод решения «обратной задачи» восстановления гистограмм статистических распределений, зарегистрированных в лазерной системе в присутствии аппаратурных шумов, что позволило повысить предельно допустимую точность лазерной системы при регистрации оптического информационного поля в присутствии шума для случая одноканальной и многоканальной оптопроцессорной системы. Получены аналитические зависимости для ряда статистических функций шумов шкалы оптопроцессорной системы субнаносекундного разрешения и предложен алгоритм определения параметров матрицы шумов шкалы, на основе приборного синтеза кодов тест-контроля с программируемыми параметрами.