تُعد تقنية الفوتونيات السيليكونية من أبرز الابتكارات التي يُتوقع أن تشكل ملامح مستقبل الذكاء الاصطناعي، والاتصالات، والبنية التحتية للبيانات. فباستخدام الضوء بدلاً من الإشارات الكهربائية داخل الشرائح الإلكترونية، تعد هذه التقنية بوعدها لنقل البيانات بسرعة أكبر وتقليل استهلاك الطاقة، وهو أمر أصبح ضروريًا مع توسع أحمال العمل في الذكاء الاصطناعي وازدياد استهلاك مراكز البيانات للطاقة.
مركز كورنرستون للابتكار في الفوتونيات السيليكونية في بريطانيا
يقع مركز كورنرستون، الذي تديره جامعة ساوثهامبتون، في قلب جهود المملكة المتحدة في هذا المجال. تأسس المركز عام 2014 ويعمل كنقطة انطلاق مفتوحة المصدر وخالية من التراخيص، تتيح للباحثين والشركات الناشئة والصناعات الوصول إلى أدوات تصميم واختبار الدوائر الفوتونية المتكاملة. الهدف هو تقليل العقبات التي كانت تعيق تطوير تكنولوجيا الشرائح المتقدمة، خاصة مع محدودية الوصول إلى مرافق التصنيع المتخصصة.
الهدف من المركز هو تسريع الابتكار وتقليل الوقت والتكلفة اللازمة لتحويل الأفكار إلى نماذج أولية وظيفية. ويجمع المركز بين خبرات البحث الأكاديمي والدعم الهندسي العملي، مما يمكّن المستخدمين من الانتقال بسرعة من المبادئ النظرية إلى النماذج التجريبية، دون الحاجة للتعامل مع تراخيص مقيدة أو فترات تصنيع طويلة.
رائد الابتكار البروفسور غراهام ريد
أسس المركز البروفسور غراهام ريد، أحد رواد الفوتونيات السيليكونية، والمؤلف الأول لكتاب شامل عن المجال. ساعدت أعماله على ترسيخ مكانة الفوتونيات السيليكونية كتقنية عملية، خاصة في مجالات مثل الموديلات الضوئية وأجهزة نقل البيانات عالية السرعة، التي أصبحت أساسية في أنظمة الاتصالات الحديثة.
زيادة الاهتمام والتبني
شهدت السنوات الأخيرة ارتفاعًا كبيرًا في الاهتمام بتقنية الفوتونيات السيليكونية، خاصة مع سعي الشركات للحد من استهلاك الطاقة المرتبط بأعباء العمل في الذكاء الاصطناعي. فقد عززت الاستثمارات الأخيرة في قطاع الشرائح والاتصالات فكرة أن الفوتونيات قد تلعب دورًا محوريًا في بنية الحوسبة المستقبلية.
التحديات والفرص المستقبلية
حاورنا البروفسور ريد حول النمو المتسارع للفوتونيات السيليكونية، ودور نماذج الابتكار المفتوحة، وكيف يمكن لقرارات الاستثمار الحالية أن تشكل مستقبل الذكاء الاصطناعي والاتصالات والتقنيات المتقدمة على مستوى العالم.
هل يمكن أن يكون مركز كورنرستون هو ARM القادم؟
في حين أن شركة ARM أظهرت كيف يمكن لشركة تصميم بريطانية أن تتوسع عالميًا من خلال التركيز على تمكين التصميم، فإن كورنرستون تتبع نهجًا مختلفًا. فهي تتيح الوصول المفتوح إلى أدوات التصنيع والتصميم دون تراخيص، مما يسهل على الباحثين والشركات الناشئة الابتكار بسرعة أكبر.
ولتحقيق نجاح عالمي، ترى البروفسور ريد ضرورة وضع خطة وطنية للفوتونيات في المملكة المتحدة. ويشمل ذلك تعزيز المجموعات الحالية، والاستثمار في المهارات والبنية التحتية، وإنشاء خط تجريبي وطني للشرائح السيليكونية، يُمكن الشركات من تطوير تصاميم قابلة للتصنيع على نطاق واسع.
نظرة مستقبلية على المواد والتقنيات
رغم التركيز الحالي على السيليكون، فإن المستقبل قد يشهد دمج مواد أخرى مثل الليثيوم نوبلات أو الباريوم تيتانات، لزيادة وظائفية وترددات عالية في الاتصالات، خاصة مع التقدم في تقنية التكامُل الهجين.
نظرة على استثمارات شركة نفيديا
شركة نفيديا، التي استثمرت بمليارات الدولارات في هذا المجال، ترى أن الفوتونيات تمثل فرصة استراتيجية هائلة. فهي تستخدم الضوء لنقل ومعالجة المعلومات بشكل أكثر كفاءة، مما يقلل من زمن الاستجابة ويخفض استهلاك الطاقة بشكل كبير، وهو أمر أساسي مع تزايد أعباء العمل في الذكاء الاصطناعي.
وفي مؤتمر GTC الأخير، أكد الرئيس التنفيذي Jensen Huang التزام الشركة باستخدام الفوتونيات في بنية الشبكات الخاصة بها، خاصة مع تحديث منتجاتها لدعم تقنيات الألياف الضوئية المدمجة، مما يعكس مكانة الفوتونيات السيليكونية كجزء أساسي من مستقبل البنية التحتية للذكاء الاصطناعي.
لماذا تعتمد كورنرستون على منصة مفتوحة المصدر؟
تسعى كورنرستون إلى جعل الفوتونيات السيليكونية متاحة للجميع، بهدف تشجيع الابتكار. عادةً، كانت عمليات التصنيع المتقدمة مقيدة بتراخيص عالية التكلفة وقيود صارمة، مما يبطئ التقدم. ولكن عبر منصة مفتوحة المصدر وخالية من التراخيص، يمكن للمبتكرين تصميم، وتصنيع، واختبار الدوائر بسرعة أكبر، مما يسرع من عملية التطوير ويزيد من التعاون بين الأكاديميين والشركات الناشئة والصناعات.
هل ستظهر مواد جديدة كخليفة للسيليكون؟
بالرغم من الاهتمام المتزايد بالسيليكون، يُتوقع أن تتطور التقنيات المستقبلية عبر دمج مواد جديدة لتمكين سرعات أعلى وفوائد إضافية، خاصة في تطبيقات الاتصالات عالية التردد، من خلال التكامُل الهجين مع مواد مثل الليثيوم نوبلات.
ختامًا
تُعد الفوتونيات السيليكونية تقنية واعدة، مع إمكانيات هائلة لتسريع الابتكار وتحقيق كفاءات طاقوية عالية. ومع الدعم الحكومي والاستثمارات الكبيرة، من المتوقع أن تلعب دورًا رئيسيًا في تشكيل مستقبل التكنولوجيا الرقمية والصناعية في المملكة المتحدة والعالم.
