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李修建 著

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118089608

商品编码：29696899351

包装：精装

出版时间：2013-08-01

基本信息

书名:光计算技术基础

：60.00元

售价：43.8元,便宜16.2元,折扣73

作者:李修建

出版社：国防工业出版社

出版日期：2013-08-01

ISBN：9787118089608

字数：348000

页码：234

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

　　《光计算技术基础》从光计算的物理实现角度进行体系和结构设计，体系上涵盖了光学运算单元、光交换及光互连、光学存储、光学缓存及同步的硬件构成等较完整的光计算研究领域。本书内容不仅包含了传统的光学元件和系统分析，还包含了半导体光电子器件理论及技术，以及已经被证明将是光计算机核心构成的光互连系统和三维光学存储与调制元件，并加入了更具有前沿性的光学缓存及同步器件等新型光信息传输与处理技术及器件。本书由李修建、贾辉等编著。

内容提要

　　光计算技术是一种很有前途的新概念计算技术，部分技术已经在超级并行计算机上得到成功应用。《光计算技术基础》对一些主要的光计算技术和器件的原理、实验技术、新研究成果和应用进行了描述，内容涵盖了半导体多量子阱光电子器件、VCSEls光源、微光学和衍射光学元件、光学存储、并行光互连、光学缓存等主要的光计算技术和器件，并对未来光计算技术的发展作了展望。
　　《光计算技术基础》可供计算机科学、物理学、材料科学、自动化等学科领域的研究人员和高等院校研究生、本科生进行研究和教学参考。本书由李修建、贾辉等编著。

目录

作者介绍

文摘

序言

《光学信息处理：原理与应用》 图书简介 在信息爆炸的时代，我们对数据处理和信息传递的速度与效率提出了前所未有的要求。传统的电子计算方式在处理海量数据、模拟复杂系统以及实现超高并行性方面正逐渐显露出其固有的局限性。正是在这样的背景下，光学信息处理技术应运而生，它利用光的波动性、粒子性和多维度特性，为信息处理开辟了全新的维度和无限可能。本书《光学信息处理：原理与应用》旨在深入剖析光学信息处理的核心概念、 fundamental 理论，并系统介绍其在各个前沿领域的广泛应用，为读者构建一个清晰、详尽且易于理解的光学信息处理知识体系。 本书内容涵盖了光学信息处理的各个方面，从最基础的光学原理出发，逐步深入到复杂的算法和系统设计。我们首先从光的本质和基本性质入手，包括光的电磁波理论、光的干涉、衍射和偏振等经典光学现象。理解这些基本原理是掌握后续光学信息处理技术的前提。我们将详细阐述如何利用这些光学特性来编码、传输和操纵信息，例如通过相位调制、振幅调制等方式将数字或模拟信息加载到光波上。 接着，本书将重点探讨光学信息处理的核心器件和技术。这包括各种类型的光学调制器，如电光调制器（EOMs）、声光调制器（AOMs）以及空间光调制器（SLMs），它们是实现信息加载和空间信息调制的关键。我们将深入分析这些调制器的工作原理、性能指标及其在不同场景下的适用性。此外，全息技术作为一种能够记录和再现三维光场信息的技术，也是本书的重要组成部分。我们将讲解全息成像的基本原理，包括体波全息和表面全息，以及不同类型的记录材料和再现方法，并探讨全息存储和全息显示等应用。 本书的核心章节将聚焦于光学计算的多种范式。我们将详细介绍基于傅里叶光学原理的光学卷积和相关运算，以及如何利用透镜的傅里叶变换特性实现高速的模式识别和图像处理。例如，傅里叶变换光学处理器能够以极快的速度完成图像的频谱分析，这在目标检测、特征提取等领域具有重要意义。此外，我们还将深入探讨基于矩阵-向量乘法（Matrix-Vector Multiplication, MVM）的光学计算架构。MVM是许多信号处理和机器学习算法的核心运算，光学MVM架构能够实现高度并行化的计算，有望在神经网络加速、优化问题求解等方面取得突破。 本书还将介绍光学相关技术在其他信息处理领域的应用。例如，在光学通信领域，我们将探讨光纤通信的原理，包括光信号的产生、传输和接收，以及各种复用技术（如时分复用、波分复用）如何提高通信容量。我们将分析光纤通信系统的关键组件，如激光器、光探测器、光放大器等，并讨论光通信面临的挑战和未来的发展趋势，如自由空间光通信和量子通信。 在数据存储领域，光学存储技术以其高密度、非接触读写等优点，一直是研究的热点。本书将详细介绍全息数据存储的原理和技术进展，包括其存储容量、读写速度和纠错机制。我们将探讨不同类型全息介质的特性，如光致变色材料、光聚合材料等，以及如何设计高效的光学读取和写入系统。 此外，本书还将触及光学传感和测量技术在信息处理中的应用。例如，利用光的干涉和衍射原理，可以实现高精度的位移、压力、温度等物理量的测量。光学传感器因其高灵敏度、抗电磁干扰等优点，在工业自动化、生物医学、环境监测等领域发挥着重要作用。本书将介绍不同类型光学传感器的设计原理和应用实例。 机器学习和人工智能的飞速发展对计算能力提出了极高的要求。本书将专门开辟章节，探讨光学方法在加速机器学习算法方面的潜力。我们将介绍如何利用光学系统实现神经网络的训练和推理，包括基于体全息的神经网络、基于光子集成电路的神经网络等。我们将分析光学神经网络的优势，如低功耗、高吞吐量，并探讨其在图像识别、自然语言处理等任务中的实际应用前景。 本书的另一重要组成部分是关于量子信息处理的初步介绍。虽然量子信息处理是独立于经典光学信息处理的一个分支，但其发展离不开对光子量子特性的深入理解。我们将简要介绍量子比特的概念、量子门操作，以及量子计算的基本模型。同时，我们将探讨如何利用光子作为量子比特的载体，以及量子通信中的量子密钥分发（QKD）技术，它利用量子力学原理保证了通信的安全性。 为了帮助读者更好地理解抽象的光学原理和复杂的系统设计，本书在每个章节都配备了丰富的插图、图示和仿真示例。我们力求用清晰的语言阐述复杂的概念，并辅以数学公式和推导，以便读者能够深入理解背后的物理机制。此外，本书的结尾还将对光学信息处理的未来发展方向进行展望，包括光子芯片、人工智能与光学的融合、以及其在下一代通信、计算和传感技术中的颠覆性作用。 《光学信息处理：原理与应用》是一本为有志于深入了解光学信息处理领域的学生、研究人员和工程师量身打造的教材和参考书。它不仅能为读者打下坚实的理论基础，更能激发读者对这一前沿领域的研究兴趣，并为他们未来的学术和职业发展提供有力的支持。通过本书的学习，读者将能够理解光学是如何超越传统电子计算的限制，为解决当今和未来世界面临的复杂信息挑战提供强大的工具和创新的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

在阅读体验上，这本书的排版和图示设计也达到了一个相当高的水准。通常，涉及复杂的光路图和三维结构示意图，很容易因为线条的交错和标注的拥挤而变得难以辨认。然而，这本书在这方面做得非常出色。色彩的使用非常克制且富有目的性，例如，在区分不同的波长通道时，选用的色谱既和谐又不失区分度。特别是一些关键的交叉耦合结构，作者采用了多视角投影和局部放大结合的方式进行阐述，使得原本抽象的物理结构变得触手可及。我记得有一处关于多通道复用器的解释，通过一个精巧的二维俯视图和剖面图的叠加，将折射率的梯度变化如何实现波束分离的机制描绘得淋漓尽致，我甚至不需要翻阅任何外部资料就能完全理解其工作原理。这种对视觉传达的重视，极大地降低了理解复杂光学器件的认知负荷，让阅读过程保持了持续的流畅性和愉悦感。

评分☆☆☆☆☆

初读这部著作时，我对它的期待值其实并不高，毕竟“光计算”这个领域听起来就充满了高深的物理和晦涩的数学，担心自己会像在迷雾中摸索一样，难以把握其核心脉络。然而，这本书的开篇便展现出了一种令人耳目一新的叙事方式。它并没有急于抛出复杂的公式和电路图，而是巧妙地从历史的宏大叙事切入，勾勒出电子计算发展到瓶颈的时代背景，为光计算技术的登场设置了一个极具张力的舞台。作者似乎深知，要让读者真正接受一项颠覆性的技术，首先要做的不是展示技术的优越性，而是让人理解其诞生的必然性。那些对光波导、调制器等基础元件的描述，被包装在生动的生活化比喻之下，即便是对半导体物理只有粗浅了解的人，也能从中捕捉到光子替代电子的那些迷人之处。尤其值得称道的是，书中对早期光学计算的尝试，那些充满浪漫主义色彩的实验记录，读起来简直像是在翻阅一部科学侦探小说，充满了对未知边界的探索欲。这种润物细无声的引导，让我从一开始就处于一种被尊重和被赋能的状态，而不是被知识的洪流所淹没。

评分☆☆☆☆☆

深入阅读中段，我明显感觉到作者在技术细节的阐述上，采取了一种螺旋上升的讲解策略。它不像许多教科书那样将所有理论堆砌在一起，而是每次提出一个概念，都会立刻跟进一个具体的应用案例来佐证其可行性。例如，当探讨到集成光子学中的损耗问题时，书中并非简单地给出一个复杂的耦合效率公式，而是通过一个模拟的通信链路场景，直观地展示了微小的损耗是如何累积，最终导致整个系统性能下降的。这种“问题导向”的学习路径，极大地激发了读者的批判性思维。我发现自己不再是被动地接受“光速快”这样的结论，而是开始思考“如何将这种速度优势，在实际器件尺寸和功耗的约束下最大化利用”。更令人赞叹的是，书中对新兴的拓扑光子学和量子点辅助光计算的介绍部分，尽管涉及前沿研究，但其逻辑推演异常清晰。作者没有回避这些领域的挑战性，反而坦诚地指出了当前面临的瓶颈，这种严谨的态度，为读者构建了一个既充满希望又脚踏实地的技术蓝图，让人对未来的发展方向有了更具洞察力的判断。

评分☆☆☆☆☆

最后，这本书的收尾部分，给我留下了一种深刻的思考余韵。它并没有草草收场，而是将目光投向了未来十年甚至更长远的发展方向。这部分内容并非空泛的科幻畅想，而是基于当前技术路线图的合理推演。书中系统地讨论了光计算在人工智能、大数据中心以及生物传感等交叉学科中的潜在颠覆性作用。更难得的是，作者在展望时，并没有过度美化光计算的未来，而是坦诚地指出了其在软件生态构建和人才培养方面可能面临的结构性挑战。这种平衡的视角，使整本书的论述显得尤为可靠和负责任。它不仅仅是一本技术手册，更像是一份对未来计算范式演变的深度分析报告，激励读者不仅要掌握现有的知识，更要提前布局，去思考如何参与和塑造那个即将到来的光计算时代。读完之后，我感到自己手中的知识不再是孤立的碎片，而是构成了一个宏大且逻辑自洽的技术体系。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的一点，在于它对“系统工程”层面的关注，而非仅仅停留在器件和算法层面。很多专注于计算的著作，常常会忽略掉将理论原型转化为实际可工作系统的巨大鸿沟。但在这本书中，有一个章节专门详细剖析了光电混合架构下的时钟同步与热管理问题。这是一个非常微妙但至关重要的环节，因为光信号的处理速度和电子控制信号的延迟匹配，是决定实际系统性能的关键所在。作者以一种近乎于项目经理的口吻，描述了在设计一个光处理单元时，必须考虑的各种外部环境因素——从振动对准到环境温度漂移，这些细节的展现，让这本书的实用价值瞬间拔高了一个层次。对于那些正在从事或计划从事相关领域工程实践的读者来说，这些“非核心”的系统集成经验，往往比那些教科书式的理论推导更为宝贵。它成功地架起了从“概念验证”到“工业落地”之间的那座桥梁，让人意识到，真正的技术革新，往往藏在这些看似不起眼的工程细节之中。