刘悦

材料定义的光子计算：从薄膜铌酸锂物理到操作系统运行时的全栈协同设计方法

人工智能物联网（AIoT）应用的持续扩展受到冯·诺依曼瓶颈的严重制约，即在离散的传感器、存储器和处理器之间频繁的数据传输主导了系统的能耗与延迟。为克服这一问题，本研究提出了一种面向材料定义光子计算的全栈协同设计框架，将传感、非易失性状态保持以及原位执行集成于统一的薄膜铌酸锂（LNOI）基板中。通过将底层电光器件物理特性与以状态为中心的指令集架构（ISA）、硬件感知编译器以及管理预测性热校准、波分复用（WDM）虚拟化和惰性转换策略的光子操作系统（PhOS）相连接，本工作展示了统一的软硬件堆栈如何消除冗余的电子转换，从而为实时边缘计算任务带来数量级提升的端到端能效与低延迟性能。