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主题:【讨论】上海高中生摘得英特尔国际科学与 -- a015597

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  • 家园 【讨论】上海高中生摘得英特尔国际科学与

    工程大奖赛计算机学科特等奖

    在第65届英特尔国际科学与工程大奖赛(IntelISEF)上,姚悦的科研项目摘得计算机学科特等奖、欧盟青年科学家奖。

      读高一时,从调色盘里他忽然来了灵感:调色和计算机的加法运算有相似之处——两种颜色混合,得到的是与这两种颜色相关的新颜色;两个数相加,得到的是与这两个数字相关的新数值。那么,能否用有色光来表示数字,通过有色光的叠加实现数字的计算呢?由此,他走上了光学计算机模拟样机的研发之路。

      将红色和黄色颜料调在一起,会得到橙色,这是众所周知的三原色原理。你觉得这和计算机运算有什么关联吗?上海交大附属中学嘉定分校高二学生姚悦就是从调色盘里,发现了一个计算机新原理,并制作了一台与电子计算机截然不同的光学计算机原型样机。

      用色光叠加实现数字计算

      5月19日,记者在上海科学会堂见到了刚从美国载誉归来的姚悦同学。他从小就对计算机感兴趣,读高一时,有一天他看到同学在画画,从调色盘里他忽然来了灵感:调色和计算机的加法运算有相似之处——两种颜色混合,得到的是与这两种颜色相关的新颜色;两个数相加,得到的是与这两个数字相关的新数值。那么,能否用有色光来表示数字,通过有色光的叠加实现数字的计算呢?

      小姚把这个想法告诉了科技老师。在老师的推荐下,去年2月,他把研发光学计算机的创意方案提交给了上海青少年科学社。科学社依托市科协下属180多个学会的资源,聘请高校、科研院所的专家,指导中小学生做课题研究。

      看到小姚的方案后,交大、华东师大的几位计算机专家很感兴趣,觉得这是一个很有创新性的构想。虽然光学计算机早在60年前就有科学家提出了,但利用光色叠加进行计算的模式还没有人提出过。

      不过,这个构想能否孕育出新型计算机,首先要在数学上得到证明,而这需要用到群论、线性代数等高等数学知识。为此,他开始看书自学高等数学。“小姚的自学能力很强,在论文中他引用的群论理论,已经挺深了。”华东师大软件学院博士张逸中评价道。经过半年努力,小姚在理论上证明了“用光色叠加实现三进制运算的新方法”的可行性。与电子计算机采用“0,1”二进制不同,小姚选用了计算效率更高的“1,0,-1”三进制。

      比电子计算机快500倍左右

      完成数学证明后,姚悦在高校科研团队的指导下,走上了光学计算机模拟样机的研发之路。为了给他创造良好的科研环境,交大附属中学嘉定分校的领导腾出一个办公室,用作他的实验室。“我每天花8小时鼓捣光学计算机,老师和爸妈都很支持我。”小姚笑着说。

      一个透明的机箱,里面有多根光纤、若干耦合器、单片机等元器件,这就是小姚发明的光学计算机模拟样机。接通电源后,红光、绿光在光纤内传播。如果在与之相连的电子计算机屏幕上输入两个数字,转瞬间,屏幕上便会出现两数相加的结果。其运算原理,与电子计算机可大不相同。“所谓光色叠加,用物理学术语来说,就是两束不同波长的光叠加后,产生了新的波长数值。”

      据小姚介绍,这种光学计算机的运算速度,可以达到普通电子计算机的500倍左右,而且更省电。这是因为,电子计算机的晶体管开关有速度限制,而光学计算机不需要晶体管开关,它的速度只有一个上限——那就是光速。

      科协、学校、家庭合力培养人才

      谈到姚悦的成功,市科协党组书记、副主席杨建荣表示,家庭、学校、社会形成合力,共同培养青少年创新人才,是小姚捧得大奖的重要原因。小姚的父母不是从事科研工作的,但很支持儿子花大量时间做创新研究。学校也很支持小姚,为他腾出一间办公室,并让他免修一些课程。“这名同学的成绩也很不错,虽然不算拔尖,但各科成绩均衡,都名列年级前20%。这是他开展创新研究的前提。”

      在小姚的探索之路上,市科协利用其丰富的科学家资源,对他进行了精心指导。据介绍,除姚悦外,上海青少年科学社选送的另外几名参赛学生也在此次英特尔大赛上获奖,获奖总数为4个,占中国大陆学生获奖总数的4/7。

    http://www.shanghai.gov.cn/shang ... 11/u21ai878389.html

    IT行业的河友这个方向可行性如何?

    通宝推:黄河清,
    • 家园 我不是IT的。不过还是可以回答一二

      可以说,90%以上的IT人不会关心这个问题。

      这个方向作为学生的个人兴趣爱好,怎么样都可以。

      但是如果作为技术发展方向或者人生事业方向或者公司产品方向。。。说实话:浪费时间也浪费钱。因为这是一条死路。或者说,这连路的方向都没弄清楚。

      现代科技的创新,不是这样子的。虽然很多技术的创新在很多人看来就是靠着天才人物的灵光一闪就出来了,但是至少在这件事情上,不是那么回事。

      这么说吧,计算技术,从串行计算到并行计算,从实数域计算到复数域计算,从确定性计算到有限容忍误差计算,都不是楼主文中的高中生能够理解或者从事的。

      就拿第一个从串行到并行来说,从分布式计算到光计算,再到目前的量子计算,这是一个有千千万万人和数不清的大中小公司投身其中的技术路径。而目前的成就也很辉煌:全世界每年的高性能计算机排行,我们国家最近也不客气地往顶尖挤占位置。每天我们都能在广告里听得到的多核intel芯,使得并行计算技术分分秒秒地在我们周围。就算这样,技术本身也并没有停步,而是继续往前迈进。

      所以我不清楚楼主的问题:

      这个方向可行性如何?

      是从什么角度问的?

      从个人发展的角度:这个小孩不应该继续目前的爱好,除非他家财万贯,他也不愁未来的生计。若非如此,他应该做的,是考大学,学习必要的科学基础和训练,在未来投身于相关的科技发展当中。至于目前大力推动他在这个方向继续的专家也好,老师也好,教授也好,要么是不负责任,要么是头脑不清楚。说实话,作为学生,以此拿个奖,并以这个奖作为自己人生的一份成就,就够了。

      从创业和投资的角度:这个方向作光学计算机是没有意义的。光学计算机的概念早在二三十年前就被发展得非常深入。这个概念的最大的成就不是计算,而是光互连。所以,只要去查查高性能计算里边的光互连是怎么来的,就会明白为什么说这个方向对创业和投资来说,不能以提高计算速度为卖点。

      如果他真的想在这个领域/方向有所贡献,突破,或者建树,那么至少有一篇2010年的文章他应该读一读:

      Optical Computing: A 60-Year Adventure

      外链出处

      Conclusions:

      The history shows that considerable efforts were dedicated to the construction of optical processors that could process in real time a large amount of data. Today, we see that optics is very successful in information systems such as communications and memories compared to its relative failure in computing.

      顺便说一句,如果楼主觉得是不是我讲的过于极端了。嗯,很简单,在上海(那个学生来自上海吧),已经有很多的光电方向的国外大公司。让那个学生以他的这份获奖去申请一份暑期工,应该是可以的。这样,他就有机会真正接触行业的前沿了。

      通宝推:波波粥,
    • 家园 基本原理没说清楚

      在线性光学范畴内,两种波长叠加并不会产生第三种波长,只是人眼感受到第三种颜色。而且两种波长的强度不同,第三种颜色就不同,即使波长不变。用光谱仪去测量,也不过得到了两个分立波长位置的峰值。

      要不是基本原理就在忽悠,要么记者根本没弄清楚。

      通宝推:铁手,
      • 家园 哎,这种东西,其实不应该被这样宣传的。。。

        光通讯里的波分复用,测量与成像里的频域OCT,光互连里的频域编码寻址,这些都是已经很成熟,被广泛应用的东西。

        作为中学生探索科技,是比较有意思的。但是对于技术本身,实话说,既不新颖,也不解决什么真正的问题。

      • 家园 对头,光本身没有三原色

        三原色来自人的眼睛,因为人类只有三种感光分子

        • 家园 这倒是很神奇的

          因为可见光谱的物理上的频率变化,居然和三原色调配出来的彩色分布一一对应:从紫色到红色,一个一维的连续的色调分布,完美地覆盖整个可见光频率。

          这个事情我想了好多年都没能彻底搞明白。

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