Alguma das vantagens e desvantagens dos computadores ópticos é apresenta a seguir.

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Leila Castel-Branco Bergmann
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1 Computação Óptica Introdução Um dos grandes obstáculos para aprimorar o desempenho dos computadores modernos está relacionado com a tecnologia convencional dos semicondutores, que está alcançando o seu limite máximo de rendimento. Uma alternativa melhor, proposta na década de 1970, para ultrapassar o limite imposto por essa tecnologia, seria a substituição dos componentes eletrônicos por componentes ópticos. Computadores ópticos seriam capazes de transportar as informações cerca de 10 a 1000 vezes mais rápido que os dispositivos eletrônicos recentes, eliminando assim o limite de velocidade impostos pela tecnologia do silício. Computadores Ópticos Computadores ópticos podem ser considerados dispositivos nos quais se usa luz visível ou raios infravermelhos, ao invés da corrente elétrica, para realizar a computação digital. Uma corrente elétrica flui em apenas 10% da velocidade, o que limita o índice no qual os dados podem ser trocados em longas distâncias. Esse foi um dos fatores que levaram ao desenvolvimento da fibra óptica. As propostas que existem para os diferentes computadores ópticos são que eles podem ter substituídos apenas os transistores eletrônicos por transistores ópticos, mantendo assim a atual arquitetura de Von Neumman. Outra proposta seria fazer uma revolução completa. Alguns engenheiros acreditam que algum dia a computação óptica será algo comum, mas a maioria acredita que esta transição irá ocorrer em áreas específicas, uma por vez. Alguma das vantagens e desvantagens dos computadores ópticos é apresenta a seguir. Vantagens Computadores ópticos podem oferecer uma grande largura de banda espacial e temporal, oferecendo uma grande vazão de dados As unidades de informação (fótons) não necessitam de condução física para se propagar Sinais ópticos podem propagar através de outros sem interferência Realiza operações 10 ou mais vezes mais rápido que um computador convencional Desvantagens

2 Implementação de lógica óptica difícil, pois os materiais que possibilitam a não linearidade ainda não estão desenvolvidos Ainda não possui uma área de pesquisa madura o suficiente para se alcançar os níveis de complexidade e integração existentes na eletrônica Componentes Ópticos Os dispositivos ópticos devem ser capazes de duplicar as funções realizadas por semicondutores, tais como baixa latência no chaveamento, consumo baixo de energia, realizar operações em altas temperaturas e ter um custo baixo. Alguns destes elementos ópticos são: Optical Bistable Switches: um elemento similar a diodos e transistores. É opticamente biestável e possuí dois estados de saída estáveis (alto e baixo). Devido a este fenômeno não linear da óptica, tal dispositivo pode ser usado para a construção de chaves operadoras de forma óptica, memórias ópticas, portas lógicas ópticas e amplificadores ópticos para serem utilizados em todo o ambiente óptico do computador (aja palavras óptica empregada neste contexto... :- P). Etalons and Opticals Interferences Filters: dispositivo feito através da inserção de um material óptico não linear entre duas superfícies parcialmente não reflexivas (espelhos, por exemplo). A luz que entra nessa cavidade rebate de volta e avança entre os espelhos. O índice de refração desses materiais pode mudar através da aplicação de um controle óptico que faz o dispositivo mudar. Self-Electrooptical Device (SEED): consiste em um resistor conectado em série com um diodo que requer tanto energia óptica quanto elétrica. O SEED tem um tempo de resposta de 30 nanossegundos e tem um baixo custo de energia. Special Light Modulators (SLM s): dispositivos ópticos similares aos registradores da computação eletrônica que são capazes de guardar um padrão óptico ou elétrico em vetores ou matrizes. Podem modificar algumas características ópticas (fase, amplitude, intensidade ou polarização) de uma distribuição de luz como uma função do espaço e tempo.

3 Protótipo da Bell Labs Em 1990 os cientistas da Bell Labs desenvolveram o primeiro protótipo do computador óptico, que eliminou os transistores em favor de feixes, espelhos e feixes de lasers. O transistor optico criado foi chamado de S-SEED (Symmetric Self Electro Optic Effect) e funciona com base na propriedade da luz de poder não passar por um filtro. Quando uma voltagem é aplicada ao S-SEED, o ltro se torna transparente e a luz do laser o atravessa. Isso equivale ao 1 em código binário. Mas se outro feixe de laser for dirigido para a mesma chave, o S-SEED se torna opaco e barra o feixe de laser principal. Isso equivale ao 0 em código binário. Assim é possível gerar uma mensagem binária de 1 e 0 num feixe de laser. Contudo, tal computador óptico era bastante rudimentar. Enquanto microchips de silício tem milhões de transistores gravados numa plaqueta de silício do tamanho de uma unha, esse tinha apenas 128 transistores sobre um tampo de mesa de cerca de 90 cm de lado. Chip emissor de luz Pesquisadores da Universidade de Santa Barbara, EUA, trabalhando em conjunto com a Intel, construíram em 2006 o primeiro laser hibrido de silício, alimentado por energia elétrica. Um laser baseado em silício poderá permitir o uso da fotônica em larga escala nos computadores, isto porque o dispositivo poderá ser construído nas mesmas fábricas e utilizando as mesmas técnicas empregadas hoje na construção dos microprocessadores. Isto poderá gerar barramentos de dados ópticos na faixa dos terabits no interior dos computadores do futuro e ajudar a tornar possível uma nova era de aplicações computadorizadas de alto desempenho. O equipamento ainda não está pronto para ser fabricado em escala comercial, contudo as possibilidades são enormes. Afinal, transferir dados no interior dos computadores à velocidade da luz é muito mais rápido do que fazê-lo por meio dos elétrons, como acontece hoje. Chip emissor de luz

4 Transistor Totalmente Óptico Todos os componentes ópticos construídos até agora são grandes e consomem muita energia para se tornarem práticos. Contudo, em 2006, físicos da Universidade Queens, Irlanda do Norte, afirmaram ter resolvido esses problemas, apresentando um transistor inteiramente óptico que, além de minúsculo, exige pouquíssima energia para funcionar. A chave para a construção do novo componente óptico é uma película de ouro totalmente perfurada por uma malha de buracos de apenas 0,2 milionésimos de metro de diâmetro cada um. A película perfurada é recoberta por uma camada de polímero. Os pesquisadores direcionaram dois feixes de luz sobre sua placa: um feixe de sinal e um feixe de controle. Quando os feixes atingem a estrutura perfurada eles produzem plasmons, uma nuvem de elétrons que fica "surfando" na superfície do metal(vide desenho). Variando a intensidade e a cor do feixe de controle, os pesquisadores conseguem fazer com que os plasmons interajam de forma a aumentar ou diminuir a transmissão do feixe de sinal através da estrutura perfurada. Ou seja, o filme age como um transistor totalmente óptico, com o potencial para servir como o bloco básico para a construção de circuitos ópticos e versões ópticas de dispositivos microeletrônicos. Conclusão No início dos anos 70, cientistas perceberam que a computação eletrônica estava chegando ao seu limite e que uma nova forma de computação seria necessária. Com isso muitos buscaram uma alternativa de implementar um computador totalmente óptico, que pudesse eliminar esse problema. Contudo, com o passar do tempo, vários cientistas abandonaram essa idéia, visto que o processo de transição não seria nada fácil. Porém, algumas empresas investiram nessa área, o que, apesar de ainda não estar bem desenvolvido, deram inicio a um novo tipo de computador. Empresas como a Bell Labs, Lenslet e Ablaze desenvolveram os seus próprios processadores ópticos. Apesar do grande esforço para o desenvolvimento de tais computadores, ainda temos muito chão a percorrer. Estudos apontam que, pelo menos por enquanto, ainda temos muito que explorar nos computadores eletrônicos e nos ópticos, mesclando ambas as tecnologias para obtermos um resultado melhor.

5 Processadores ópticos da Enlight e Ablaze respectivamente Referência Bibliográfica - THING, Lowell. Dicionário de Tecnologia. São Paulo, editora Futura, p. - Internet:

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