Новое исследование открывает горизонты относительно того, каким может быть «компьютер» и насколько маленьким может быть вычислительное устройство.
Рассмотрение «компьютера» как всего, что обрабатывает информацию, получая ввод и производя вывод, приводит к очевидным вопросам: какие объекты могут выполнять вычисления? И насколько маленьким может быть компьютер? По мере того, как транзисторы приближаются к пределу миниатюризации, эти вопросы становятся больше, чем просто любопытством, их ответы могут стать основой новой вычислительной парадигмы.
В новой статье в EPJ Plus Университета Тулейн, Новый Орлеан, Луизиана, исследователь Джерард МакКол и его соавторы демонстрируют, что даже один из самых основных компонентов материи — атомы — может действовать как резервуар для вычислений, где все входные данные выходная обработка оптическая.
«У нас была идея, что способность к вычислениям является универсальным свойством, общим для всех физических систем , но в рамках этой парадигмы существует огромное количество схем того, как можно на самом деле пытаться выполнять вычисления», — говорит МакКол.
Он добавляет, что одной из наиболее важных из этих структур являются нейроморфные или резервуарные вычисления с нейроморфным компьютером, имитирующим мозг. Эта концепция лежит в основе бурного развития машинного обучения и искусственного интеллекта за последние несколько десятилетий и приводит к потенциально нелинейному компьютеру, в котором выходные данные не пропорциональны входным данным. Это желательно, поскольку это может привести к достаточно гибкой вычислительной архитектуре, чтобы можно было получить любой заданный результат при наличии подходящего ввода.
«То есть, если мы хотим получить какой-то заданный результат вычислений, нам гарантируется, что существует какой-то ввод в вычисление, который позволит его достичь», — говорит МакКол. «Это невозможно, если наша система демонстрирует только линейный отклик».
Команда предложила нелинейный одноатомный компьютер , в котором входная информация закодирована непосредственно в свет, а выход также в виде света. Затем расчет определяется фильтрами, через которые проходит световой поток.
«Наше исследование подтвердило, что этот подход в принципе работает, а также подтвердил тот факт, что система работала лучше, когда входной свет был спроектирован таким образом, чтобы вызвать более высокую степень нелинейности в системе», — говорит Маккол.
«Вероятно, я бы сказал, что в этой работе мы пытаемся подчеркнуть, что минимальная система, способная к вычислениям, действительно существует на уровне одного атома и что вычисления могут выполняться исключительно с помощью оптических процессов».
Теги: суперкомпьютер
