Ο Χρήστος Βαγιωνάς, η Θεόνη Αλεξούδη και ο Αποστόλης Τσακυρίδης κατασκεύασαν την γρηγορότερη RAM στον κόσμο και μιλούν στην ATHENS VOICE για την παγκόσμια πρωτοπορία τους.
Κάποιοι υποστηρίζουν ότι ενώ η Ελλάδα μπορεί να διαθέτει αξιόλογα ερευνητικά κέντρα, ανάλογες εταιρείες και πολύ δυνατά μυαλά που κάνουν καινοτόμες μελέτες, δεν υπάρχει η κατάλληλη χρηματοδότηση και τα κονδύλια για να στηρίξουν ένα πρόγραμμα με αποτέλεσμα πολλοί ερευνητές να φεύγουν για το εξωτερικό. Παρόλα αυτά, μια ομάδα νέων ερευνητών του ΑΠΘ, που αντιστάθηκαν στο brain drain, κατασκεύασαν την γρηγορότερη μνήμη RAM στον κόσμο, πρωτοπορώντας σε παγκόσμιο επίπεδο και αποδεικνύοντας ότι μια μικρή ομάδα ανθρώπων, οπλισμένη με πολλές ιδέες, καλή συνεργασία και πάθος για την έρευνα μπορεί να επιφέρει μεγάλα αποτελέσματα και τεχνολογικές πρωτιές.
Η ερευνητική ομάδα της οπτικής RAM μαζί με το φωτονικό chip της οπτικήςμνήμης RAM στο εργαστήριο Ασύρματων και Φωτονικών Συστημάτων &Δικτύων WinPhos
Ο λόγος για τους Χρήστο Βαγιωνά, τη Θεόνη Αλεξούδη, τον Αποστόλη Τσακυρίδη που μιλούν στην ATHENS VOICE για το δικό τους success story. «Πράγματι, η χρηματοδότηση της έρευνας είναι ζωτικής σημασίας παράγοντας για την προαγωγή της καινοτομίας, της επιστημονική ποιότητας και της αριστείας στα ελληνικά πανεπιστήμια, και μπορεί να συγκρατήσει το εγχώριο επιστημονικό δυναμικό της χώρας στο εσωτερικό ή και να δημιουργήσει κίνητρα για να επιστρέψουν διακεκριμένοι Έλληνες ερευνητές του εξωτερικού στην Ελλάδα» μας εξηγούν τα μέλη της ομάδας και συμπληρώνουν: «Στην περίπτωση του εργαστηρίου μας, αποσπάσαμε εθνική χρηματοδότηση για τη διαμόρφωση ανεξάρτητων ερευνητικών ομάδων και είμαστε περήφανοι που διαθέτουμε μια εργαστηριακή μονάδα υψηλών προδιαγραφών, σε σύγχρονες κτηριακές υποδομές».
Η συγκεκριμένη μνήμη RAM είναι αποτέλεσμα μακροχρόνιας έρευνας, καθώς η σύλληψη της ιδέας μιας αμιγώς οπτικής μνήμης ξεκίνησε πίσω στο 2009 μέσα στο εργαστήριο Ασύρματων και Φωτονικών Συστημάτων & Δικτύων WinPhos (http://winphos.web.auth.gr/), έπειτα από προτροπή των επιβλέποντων καθηγητών τους.
Εικόνα της οπτικής μνήμης μέσα από μικροσκόπιο. Bασίζεται σε τεχνολογίαμονολιθικής ολοκλήρωσης InP και κατασκευάστηκε στη Γερμανία στονερευνητικό φορέα Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (Fraunhofer HHI) γιατο ΑΠΘ.
«Από τότε ξεκινήσαμε να μελετάμε θεωρητικά τα φαινόμενα της οπτικής μεταγωγής, να σχεδιάζουμε τα επιμέρους κυκλώματα της οπτικής μνήμης και να αξιολογούμε πειραματικά στο εργαστήριο την απόδοσή τους. Οι μικρές επιτυχίες που σημειώσαμε κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου δεν ήταν τυχαίες, μας οδήγησαν σταδιακά στο επιθυμητό αποτέλεσμα και αποτελούν προϊόν μιας μακρόχρονης και οργανωμένης ερευνητικής προσπάθειας στην οποία αφοσιωθήκαμε με μεράκι σε καθημερινή και πολύωρη βάση» μας λέει ο Χρήστος Βαγιώνας, ο επιστημονικά υπεύθυνος του ερευνητικού έργου.
Πώς λειτουργεί
Η καινοτομία της μνήμης RAM που παρουσίασαν τα παιδιά συνδέεται με το γεγονός ότι όλες οι λειτουργίες της μνήμης μπορεί να πραγματοποιηθούν αποκλειστικά με οπτικό τρόπο, ώστε να αρχίσουμε να εκμεταλλευόμαστε τα πλεονεκτήματα του φωτός έναντι της ηλεκτρονικής τεχνολογίας, δηλαδή την υπερ-γρήγορη ταχύτητα μετάδοσης των δεδομένων και το μήκος κύματος, που είναι ήδη γνωστά στον κόσμο ήδη από τα δίκτυα οπτικών ινών του διαδικτύου. Πώς λειτουργεί, όμως, με ένα απλό παράδειγμα;
Κοντινή φωτογραφία δύο πανομοιότυπων κελιών οπτικής μνήμης RAM,που επικοινωνούν με τον έξω κόσμο με οπτικές ίνες που είναι κολλημένεςστα άκρα του chip για να εισέρχονται και να εξέρχονται οι ακτίνες φωτός (οιίνες φαίνονται σαν μικρά καλώδια σ
Η δυσκολία του εγχειρήματος να αποθηκεύσει το φως μπορεί να γίνει κατανοητή αν σκεφτούμε ότι το φως, λόγω της κυματικής φύσης του, δεν μπορεί να «εγκλωβιστεί» χωρικά. Για παράδειγμα, όταν μια αίθουσα φωτίζεται με ηλιακό φως που έρχεται από έξω από τα παράθυρα, όταν κλείσουμε τα παντζούρια και τις κουρτίνες, δηλαδή αν αποτρέψουμε το ηλιακό φως να μπαίνει στην αίθουσα, τότε το φως δεν μπορεί από μόνο του να παραμείνει εντός της αίθουσας, οπότε η αίθουσα θα σκοτεινιάσει. Αυτό το παράδειγμα περιγράφει την αδυναμία του φωτός να εγκλωβιστεί χωρικά και να αποθηκευτεί, κάτι που αντίθετα είναι εφικτό πολύ εύκολα στις ηλεκτρονικές μνήμες με τη χρήση θετικών και αρνητικών φορτίων.
Εν προκειμένω, η ερευνητική ομάδα υλοποίησε μια τεχνική ενίσχυσης ακτίνων φωτός διαφορετικού χρώματος, δηλαδή διαφορετικού μήκος κύματος, όπως π.χ. η μπλε ή η κόκκινη ακτίνα, αντιστοιχώντας τα ψηφία 1 και 0 στα δύο διαφορετικά χρώματα των ακτίνων του φωτός. Η «καρδιά» της οπτικής μνήμης RAM που μελετάμε στο εργαστήριό μας αποτελείται από πολύ γρήγορους οπτικούς διακόπτες, που συνιστούν το αντίστοιχο των ηλεκτρονικών τρανζίστορ στη φωτονική τεχνολογία, συνδεδεμένα σε ένα πρωτότυπο κύκλωμα οπτικής αποθήκευσης του μηδέν «0» και τον άσο «1». Επίσης χρησιμοποιείται ένας τρίτος οπτικός διακόπτης που ελέγχει αν θα προσπελάσουμε ή όχι τη μνήμη, δηλαδή αν τελικά θα γράψουμε ή θα σβήσουμε τα δεδομένα της μνήμης, που χρησιμοποιώντας τεχνικούς όρους της επιστήμης της πληροφορικής, θα εκτελέσουμε τις λειτουργίες της Ανάγνωσης (Read), της Εγγραφής (Write) ή της Απαγόρευσης Προσπέλασης (Block Access) των δεδομένων της μνήμης RAM.
Πότε βγαίνει στην αγορά;
«Η οπτική μνήμη που αναπτύσσουμε ακολουθεί τις εμπορικές και βιομηχανικές προβλέψεις ανάπτυξης των υπερ-υπολογιστών και των οπτικών διασυνδέσεων μεταξύ πολύ-επεξεργαστικών συστημάτων, που προβλέπουν ότι οπτο-ηλεκτρονικά κυκλώματα θα αρχίσουν σιγά-σιγά να εγκαθίστανται μέσα σε μητρικές πλακέτες υπολογιστών ή διεπαφές επεξεργαστών με χρονοδιάγραμμα μερικών ετών από τώρα, αντικαθιστώντας σταδιακά επιμέρους ηλεκτρονικά κυκλώματα. Όντως συμβατή η έρευνά μας με αυτή την αναπτυξιακή πορεία των υπερ-υπολογιστών και ακολουθώντας το χρονοδιάγραμμά τους, εκτιμούμε ότι σε βάθος περίπου μιας δεκαετίας θα μπορούσε η μνήμη που προτείνουμε να αρχίσει να βρίσκει βιομηχανική εφαρμογή ως εμπορικά διαθέσιμο προϊόν».
Η ερευνητική ομάδα της οπτικής RAM, Δρ. Χρήστος Βαγιωνάς, κ.Απόστολος Τσακυρίδης και Δρ. Θεόνη Αλεξούδη
Ήδη έχουν παρουσιαστεί πειραματικά τέτοια κυκλώματα, από ερευνητικές προσπάθειες που προέρχονται συνήθως από το Πανεπιστήμιο του Berkeley στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ, το Πανεπιστήμιο του Massachusetts Institute of Technology (MIT) στη Βοστόνη ή το Ερευνητικό κέντρο της IBM στη Νέα Υόρκη. Ένας από τους βασικούς μελλοντικούς στόχους των παιδιών είναι η επίτευξη ακόμα μεγαλύτερων επιδόσεων, ως προς στην ταχύτητα επεξεργασίας της οπτικής μνήμης RAM και τη μεγαλύτερη χωρητικότητα με στόχο να δείξουν πλήρεις αρχιτεκτονικές και λειτουργίες κυρίως σε δύο εφαρμογές.
«Πρώτον θέλουμε να υλοποιήσουμε μια οπτική μνήμη που θα συνίσταται από πολλαπλά κύτταρα μνήμης που θα μπορούν να επικοινωνούν με πολυπύρηνους επεξεργαστές των υπερ-υπολογιστικών μονάδων. Δεύτερον να υλοποιήσουμε νέες οπτικές μνήμες προσπέλασης περιεχομένου, που θα μπορούν να εφαρμοστούν σε δρομολογητές router και δικτυακά switch για την γρήγορη αναζήτηση διεύθυνσης για μικρότερους χρόνους μεταγωγής και δρομολόγησης των δεδομένων στο διαδίκτυο, για ακόμα πιο γρήγορο Internet. Ελπίζουμε τα επόμενα χρόνια να συνεχιστεί η υποστήριξη των νέων επιστημόνων και η ενίσχυση των ερευνητικών υποδομών της χώρας μας, για να ανατραπεί και το δυσάρεστο φαινόμενο του brain drain».
22°
