Japanilaiset tietotekniikkatutkijat ovat onnistuneet kehittämään erikoiskäyttöön tarkoitetun tietokoneen, joka voi tuottaa laadukasta kolmiulotteista (3D) holografiaa videona. Chiban yliopiston professori Tomoyoshi Ito on tehostanut holografisten projektioiden nopeutta kehittämällä uutta laitteistotekniikkaa.
Kun digitalisoidaan analogisia holografiatekniikoita ja kehitetään elektroniholografian tekniikoita, joiden avulla voidaan projektoida kolmiulotteisia holografiakuvia videona, tarvitaan laskentatehoa yli 10 kuvakehykselle sekunnissa ja miljardille pikselille kehystä kohden. Siksi laitteiston kehittäminen sekä vastaava ohjelmistokehitys edustavat alan tutkijoiden suurimpia haasteita.
Myös 3D-objektin tekemiseksi kaksiulotteisesta datasta on otettava huomioon sellaisia tekijöitä kuten stereokuvien välinen etäisyys (binokulaarinen parallaksi), liikeparallaksi, lähentymiskulma, tarkennuksen säätö ja ihmisen kokemukseen perustuvat arviot.
Tällä hetkellä yleiset 3D-televisiot käyttävät binokulaarista parallaksia stereoskopiaan, mutta se saattaa olla vahingollista esimerkiksi pienille lapsille. Siksi monet tutkijat ovat tutkineet videoholografiaa, minkä avulla myös lapset voisivat nauttia 3D-televisiosta turvallisesti.
Tomoyoshi Ito on tutkinut ja kehitellyt erityistä HORN-holografialaskentakonetta. HORN-8 toteutti laskentaa amplitudityyppisesti ja se tunnustettiin maailman nopeimmaksi holografiseksi tietokoneeksi Nature Electronics -julkaisussa keväällä 2018.
Äskettäin kehitetyn vaihetyyppisen HORN-8:n kanssa toteutettiin laskentamenetelmä valon vaiheen säätämiseksi ja tutkijat onnistuivat projektoimaan holografiatietoja 3D-videoiksi laadukkailla kuvilla.
HORN-8:ssa on kahdeksan FPGA-piiriä (Field Programmable Gate Array) yhdellä piirilevyllä. Niiden kytkennät mahdollistavat prosessinopeuden pullonkaulan ongelman välttämisen laskentamenetelmällä, jolla piirejä estetään kommunikoimasta keskenään. Tällä lähestymistavalla HORN-8 kasvattaa laskentanopeutta suorassa suhteessa FPGA-piirien lukumäärään.
Yksi piirikortti saavuttaa 4 480 hologrammin laskentapiirin rinnakkaisen toiminnan ja kahdeksan kortin yhdistelmällä rinnakkaisten laskelmien määrää nousee 35 840:een. Käyttämällä 7 877 pistettä sisältävää 3D-kuvaa, tutkijat osoittivat, että 108 pikselin hologrammeja voidaan päivittää videonopeudella, mikä mahdollistaa 3D-elokuvien projisoinnin.
Järjestelmä toimii 0,25 gigahertsin nopeudella, mikä vastaa 0,5 petaflopsin (1015 liukulukuoperaatiota sekunnissa) suorituskykyä.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 11.12.2018
Analog Devices päätti jokin aika sitten lopettaa yhteistyön englantilaisen jakelijan Anglia Componentsin kanssa. Tässä ei ole sinänsä mitään ihmeellistä, mutta Anglia suivaantui tästä niin paljon, että tuli julkisuuteen asian kanssa. Toimitusjohtaja Steve Rawlinsin mukaan ADI:n päätös rajoittaa asiakkaiden valinnanvaraa.
Tulevaisuuden autot nojaavat yhä tiukemmin nopeaan datansiirtoon. Tämän dataväylän pitää perustua standardiin. Sellainen on PCIe-väylä, kertoo Microchip.