Nous vous disons quelles nouveautés peuvent apparaître dans les centres de données et pas seulement dans ceux-ci.
/ photo jesse orrico UnsplashOn pense que les transistors au silicium approchent de leur limite technologique. La dernière fois, nous avons
parlé de matériaux pouvant remplacer le silicium et
discuté d' approches alternatives au développement de transistors. Aujourd'hui, nous parlons de concepts qui peuvent transformer les principes de fonctionnement des systèmes informatiques traditionnels:
machines quantiques, puces neuromorphiques et ordinateurs à base d'ADN .
Ordinateurs ADN
Il s'agit d'un système qui utilise la puissance de calcul des molécules d'ADN. Les brins d'ADN se composent de quatre bases azotées: la cytosine, l'adénine, la guanine et la thymine. En les liant dans une séquence spécifique, vous pouvez encoder des informations. Pour modifier les données, des enzymes spéciales sont utilisées qui, en utilisant des réactions chimiques, complètent les chaînes d'ADN, ainsi que les coupent et les raccourcissent. De telles réactions peuvent être effectuées dans différentes parties de la molécule en même temps, ce qui permet des calculs parallèles.
Le premier ordinateur à base d'ADN a été introduit en 1994.
Leonard Adleman, professeur de biologie moléculaire et d'informatique, a utilisé plusieurs tubes contenant des milliards de molécules d'ADN pour tenter de résoudre
le problème des vendeurs ambulants pour un graphique à sept sommets. Adleman a désigné ses pics et ses côtes avec des fragments d'ADN avec vingt bases d'azote, puis a appliqué la méthode de
réaction en chaîne par polymérase (PCR).
Un inconvénient de l'ordinateur d'Adleman était sa «focalisation étroite». Il a été emprisonné pour avoir résolu un problème et n'a pas pu en exécuter d'autres. Depuis lors, la situation a changé - fin mars, des scientifiques de l'Université de Maynooth et du California Institute of Technology ont
présenté un ordinateur dans lequel les données sont téléchargées sous forme de séquences d'ADN et peuvent être reprogrammées.
Le système est capable d'ouvrir la voie à un nouveau type de système informatique, il reste à résoudre le problème de la lenteur d'entrée et de sortie des données (le processus de séquençage est assez cher et prend beaucoup de temps).
Malgré les difficultés, les experts
affirment qu'à l'avenir, les ordinateurs à ADN de la taille des ordinateurs de bureau modernes dépasseront les performances des superordinateurs. Ils pourront trouver des applications dans des centres de données engagés dans le traitement de grands ensembles de données.
Processeurs neuromorphes
Le terme "neuromorphique" signifie que l'architecture de la puce est basée sur les principes du cerveau humain. Ces processeurs imitent le travail de millions de neurones avec des processus appelés axones et dendrites. Les premiers sont responsables de la transmission des informations, tandis que les seconds sont responsables de leur perception. Les neurones sont interconnectés par des synapses - contacts spéciaux par lesquels des signaux électriques (impulsions nerveuses) sont transmis.
La création de systèmes neuromorphiques a été discutée
dans les années 1990 . Mais sérieusement, ils ont commencé à travailler dans ce domaine après les années 2000. Des spécialistes d'IBM Research
ont participé au projet SyNAPSE, dont l'objectif était de développer un ordinateur avec une architecture différente de celle de von Neumann. Dans le cadre de ce projet, la société a conçu la puce
TrueNorth . Il émule le travail d'un million de neurones et 256 millions de synapses.
Les processeurs neuromorphes fonctionnent non seulement chez IBM. Intel
développe la puce Loihi depuis 2017. Il se compose de 130 000 neurones artificiels et 130 millions de synapses. Il y a un an, la société a
achevé le développement d'un prototype pour la technologie du procédé 14 nm.
Les dispositifs neuromorphiques peuvent accélérer la formation des réseaux de neurones. Ces puces, contrairement aux processeurs classiques, n'ont pas besoin d'accéder régulièrement aux registres ou à la mémoire pour les données. Toutes les informations sont stockées en permanence dans des neurones artificiels. Cette fonctionnalité vous permettra de former des réseaux de neurones localement (sans vous connecter à un référentiel avec un ensemble de données de test).
Les processeurs neuromorphiques devraient trouver une utilisation dans les smartphones et l'Internet des objets. Mais jusqu'à présent, il n'est pas nécessaire de parler de l'implémentation à grande échelle de la technologie dans les appareils des utilisateurs.
Machines quantiques
La base des ordinateurs quantiques est constituée de qubits. Leur travail est basé sur les principes de la physique quantique - l'intrication et la superposition. La superposition permet au qubit d'être dans un état de zéro et un en même temps. L'intrication est un phénomène dans lequel les états de plusieurs qubits sont interconnectés. Cette approche permet des opérations avec zéro et un en même temps.
/ photo IBM Research CC BY-NAEn conséquence, les ordinateurs quantiques résolvent un certain nombre de problèmes beaucoup plus rapidement que les systèmes traditionnels. La construction de modèles mathématiques dans les domaines financier, chimique et médical, ainsi que les opérations cryptographiques en sont des exemples.
Aujourd'hui, un nombre relativement restreint d'entreprises sont impliquées dans le développement de l'informatique quantique. Parmi eux, IBM avec son ordinateur quantique à
50 qubits , Intel avec
49 qubits et InoQ, qui teste un
périphérique à 79 qubits . Dans ce domaine également,
Google ,
Rigetti et
D-Wave .
Il est trop tôt pour parler de l'introduction massive des ordinateurs quantiques. Même si vous ne tenez pas compte du coût élevé des appareils, ils présentent de sérieuses limitations technologiques.
En particulier, les machines quantiques fonctionnent à des températures
proches du zéro absolu . Par conséquent, ces appareils ne sont installés que dans des laboratoires spécialisés. Il s'agit d'une mesure nécessaire pour protéger les qubits fragiles qui ne peuvent maintenir la superposition que quelques secondes (toute variation de température entraîne leur
décohérence ).
Bien qu'au début de l'année, IBM a
introduit un ordinateur quantique qui peut fonctionner en dehors du laboratoire avec un environnement étroitement contrôlé - par exemple, dans les centres de données locaux des entreprises. Mais vous ne pouvez pas encore acheter un appareil, vous ne pouvez louer son électricité que via une plateforme cloud. La société promet qu'à l'avenir cet ordinateur pourra être acheté par n'importe qui, mais quand cela arrivera est encore inconnu.
Matériaux de notre chaîne Telegram: