نخبرك بالأشياء الجديدة التي يمكن أن تظهر في مراكز البيانات وليس فقط فيها.
/ الصورة جيسي orrico Unsplashويعتقد أن الترانزستورات السيليكون تقترب من الحد التكنولوجي. آخر مرة ،
تحدثنا عن المواد التي يمكن أن تحل محل السيليكون
وناقش النهج البديلة لتطوير الترانزستورات. نتحدث اليوم عن المفاهيم التي يمكن أن تحول مبادئ تشغيل أنظمة الحوسبة التقليدية:
الآلات الكمومية ، ورقائق عصبية الشكل ، وأجهزة الكمبيوتر القائمة على الحمض النووي .
أجهزة الكمبيوتر DNA
هذا هو النظام الذي يستخدم القوة الحسابية لجزيئات الحمض النووي. فروع الحمض النووي تتكون من أربع قواعد النيتروجين: السيتوزين ، الأدينين ، الجوانين والثيمين. عن طريق ربطها في تسلسل معين ، يمكنك تشفير المعلومات. لتعديل البيانات ، يتم استخدام إنزيمات خاصة ، والتي ، باستخدام التفاعلات الكيميائية ، تكمل سلاسل الحمض النووي ، وكذلك تقصها وتختصرها. يمكن إجراء هذه التفاعلات في أجزاء مختلفة من الجزيء في نفس الوقت ، مما يسمح بإجراء عمليات حسابية متوازية.
تم تقديم أول جهاز كمبيوتر يعتمد على الحمض النووي في عام 1994. استخدم
ليونارد أدلمان ، أستاذ البيولوجيا الجزيئية وعلوم الكمبيوتر ، عدة أنابيب تحتوي على مليارات من جزيئات الحمض النووي في محاولة لحل
مشكلة البائع المتجول في رسم بياني مكون من سبعة رؤوس. حدد Adleman قممه وأضلاعه بشظايا الحمض النووي بعشرين قاعدة من النيتروجين ، ثم طبق طريقة
تفاعل سلسلة البلمرة (PCR).
كان عيب كمبيوتر Adleman هو "التركيز الضيق". تم سجنه لحل إحدى المشكلات ولم يتمكن من أداء الآخرين. منذ ذلك الحين ، تغير الوضع - في نهاية شهر مارس ، قدم علماء من جامعة ماينوث ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا جهاز كمبيوتر يتم تنزيل البيانات إليه في شكل تسلسل الحمض النووي ويمكن إعادة برمجته.
النظام قادر على فتح الطريق أمام نوع جديد من أنظمة الحوسبة ، يبقى لحل مشكلة بطء إدخال البيانات وإخراجها (عملية التسلسل مكلفة للغاية وتستغرق وقتًا طويلاً).
على الرغم من الصعوبات ،
يقول الخبراء أنه في المستقبل ، سيتفوق حجم أجهزة الكمبيوتر المزودة بحمض DNA على أجهزة الكمبيوتر المكتبية الحديثة في الأداء. سيكونون قادرين على العثور على التطبيق في مراكز البيانات المشاركة في معالجة مجموعات البيانات الكبيرة.
المعالجات العصبية
يشير مصطلح "neuromorphic" إلى أن بنية الشريحة تعتمد على مبادئ الدماغ البشري. تحاكي هذه المعالجات عمل ملايين الخلايا العصبية بعمليات تسمى المحاور والتغصنات. الأولى مسؤولة عن نقل المعلومات ، في حين أن الأخيرة مسؤولة عن تصورها. يتم ربط العصبونات بواسطة المشابك العصبية - اتصالات خاصة يتم من خلالها نقل الإشارات الكهربائية (نبضات الأعصاب).
نوقش إنشاء النظم العصبية
في التسعينات . ولكن بجدية ، بدأوا العمل في هذا المجال بعد 2000s. شارك متخصصون من IBM Research في مشروع SyNAPSE ، الذي كان هدفه تطوير جهاز كمبيوتر بهندسة معمارية مختلفة عن بنية نيومان. كجزء من هذا المشروع ، قامت الشركة بتصميم شريحة
TrueNorth . إنه يحاكي عمل مليون خلية عصبية و 256 مليون مشابك.
المعالجات العصبية الشكلية لا تعمل فقط في IBM. تقوم شركة Intel
بتطوير شريحة Loihi منذ عام 2017. وهو يتألف من 130 ألف خلية عصبية اصطناعية و 130 مليون مشابك. قبل عام ،
أكملت الشركة تطوير نموذج أولي لتقنية معالجة 14 نانومتر.
يمكن للأجهزة العصبية الشكلية تسريع تدريب الشبكات العصبية. لا تحتاج هذه الرقاقات ، بخلاف المعالجات الكلاسيكية ، إلى الوصول بانتظام إلى السجلات أو الذاكرة للبيانات. يتم تخزين جميع المعلومات باستمرار في الخلايا العصبية الاصطناعية. تتيح لك هذه الميزة تدريب الشبكات العصبية محليًا (دون الاتصال بمستودع تخزين به مجموعة من بيانات الاختبار).
من المتوقع أن تجد المعالجات العصبية الشكلية استخدامًا في الهواتف الذكية وإنترنت الأشياء. ولكن حتى الآن ، ليست هناك حاجة للحديث عن التطبيق الواسع للتكنولوجيا في أجهزة المستخدم.
آلات الكم
يتكون أساس الكم الكمبيوترات من qubits. يعتمد عملهم على مبادئ فيزياء الكم - التشابك والتراكب. يسمح التراكب بوحدة qubit في حالة صفر وواحد في نفس الوقت. التشابك هو ظاهرة ترتبط فيها حالات عدة وحدات بت. هذا النهج يسمح للعمليات مع صفر وواحد في نفس الوقت.
/ photo IBM Research CC BY-NAنتيجة لذلك ، تعمل أجهزة الكمبيوتر الكمومية على حل عدد من المشكلات بشكل أسرع بكثير من الأنظمة التقليدية. ومن الأمثلة على ذلك بناء النماذج الرياضية في المجالات المالية والكيميائية والطبية ، وكذلك عمليات التشفير.
اليوم ، هناك عدد قليل نسبيا من الشركات تشارك في تطوير الحوسبة الكمومية. من بينها IBM مع الكمبيوتر الكمومي الذي يبلغ حجمه
50 كيلوبايت ، وإنتل مع
49 qubit و InoQ ، التي تختبر جهازًا بحجم
79 كيلو بايت. يوجد أيضًا في هذه المنطقة
Google و
Rigetti و
D-Wave .
من السابق لأوانه الحديث عن الإدخال الشامل لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. حتى لو لم تأخذ في الاعتبار التكلفة العالية للأجهزة ، فهناك قيود تقنية خطيرة.
على وجه الخصوص ، تعمل الآلات الكمومية في درجات حرارة
قريبة من الصفر المطلق . لذلك ، يتم تثبيت هذه الأجهزة فقط في المختبرات المتخصصة. يعد هذا الإجراء ضروريًا لحماية البتات الهشة التي يمكنها الحفاظ على التراكب لبضع ثوانٍ فقط (أي تقلبات في درجة الحرارة تؤدي إلى
تفككها ).
على الرغم من أنه في بداية العام ،
قدمت IBM كمبيوترًا كميًا يمكنه العمل خارج المختبر ببيئة محكمة للغاية - على سبيل المثال ، في مراكز البيانات المحلية للشركات. لكن لا يمكنك شراء جهاز حتى الآن ، لا يمكنك استئجار قوته إلا من خلال منصة سحابية. وعدت الشركة أنه في المستقبل يمكن شراء هذا الكمبيوتر من قبل أي شخص ، ولكن عندما يحدث ما زال مجهولا.
مواد من قناة Telegram لدينا: