Інженери розробили нову схему обчислень на основі світла для зниження енергоспоживання від додатків криптовалюти і блокчейна. Пристрій описано в журналі Optica.
Дослідники зі Стенфордського університету розробили фотонну інтегральну схему LightHash, яка генерує фотонний ланцюжок блоків для майнінгу (видобутку) криптовалюта і ведення смарт-контрактів на основі блокчейна. Масштабування технології може привести до десятикратного зниження енергоспоживання в порівнянні з кращими сучасними електронними процесорами, показує моделювання.
LightHash використовує кремнієву фотоніку для зниження енергоспоживання при збереженні високого рівня безпеки. Розробка заснована на попередній версії фотонної схеми HeavyHash, розробленої цієї ж командою і нині використовується окремими криптовалютними мережами.
Для безпечного створення біткойна або експлуатації його обчислювальної мережі потрібно обчислення хеш-функції, наприклад, SHA256 або Heavyhash, для перетворення вхідних даних в одне вихідне число способом, який занадто складний для скасування, пояснюють інженери. Саме це шифрування становить основну частину енергоспоживання при майнінгу криптовалюти.
Принцип роботи LightHash. Ілюстрація: Sunil Pai et al., Optica
Дослідники модифікували Heavyhash для роботи зі спільно розробленим кремнієвим фотонним чіпом, що несе мережу програмованих інтерферометрів 6*6. Аналіз показав, що така модифікація дозволяє проводити низькоенергетичну оптичну обробку матричних множень, яка становить основу обчислення хеш-функції, зі збереженням точності й зниженням сприйнятливості до апаратних помилок.
Щоб оцінити можливість використання LightHash для множення матриць, дослідники побудували оптичну установку для контролю і відстеження поширення світла шляхом настройки нагрівальних елементів і відображення плям решітки на інфрачервоній камері. Вони впровадили алгоритм усунення помилок і встановили критерії здійсненності для масштабування технології. Результати експерименту підтвердили розрахункову ефективність технології.
Дослідники відзначають, що для досягнення LightHash значної переваги перед цифровими аналогами, фотонну схему необхідно масштабувати до 64 входів і виходів. Вони продовжать роботу над масштабуванням і оптимізацією енергоспоживання в фотонній схемі.