Kami memberi tahu Anda hal-hal baru apa yang dapat muncul di pusat data dan tidak hanya di dalamnya.
/ foto jesse orrico UnsplashDipercayai bahwa transistor silikon mendekati batas teknologinya. Terakhir kali, kami
berbicara tentang bahan yang dapat menggantikan silikon dan
membahas pendekatan alternatif untuk pengembangan transistor. Hari ini kita berbicara tentang konsep yang dapat mengubah prinsip-prinsip pengoperasian sistem komputasi tradisional:
mesin kuantum, keping neuromorfik, dan komputer berbasis DNA .
Komputer DNA
Ini adalah sistem yang menggunakan kekuatan komputasi molekul DNA. Untai DNA terdiri dari empat basa nitrogen: sitosin, adenin, guanin, dan timin. Dengan menautkannya dalam urutan tertentu, Anda dapat menyandikan informasi. Untuk memodifikasi data, enzim khusus digunakan, yang, menggunakan reaksi kimia, melengkapi rantai DNA, serta memotong dan mempersingkat mereka. Reaksi semacam itu dapat dilakukan di berbagai bagian molekul pada waktu yang bersamaan, yang memungkinkan perhitungan paralel.
Komputer berbasis DNA pertama kali diperkenalkan pada tahun 1994.
Leonard Adleman, seorang profesor biologi molekuler dan ilmu komputer, menggunakan beberapa tabung dengan milyaran molekul DNA untuk mencoba memecahkan
masalah salesman keliling untuk grafik tujuh titik. Adleman menetapkan puncak dan tulang rusuknya dengan fragmen DNA dengan dua puluh basis nitrogen, dan kemudian menerapkan metode
reaksi rantai polimerase (PCR).
Kelemahan komputer Adleman adalah "fokusnya yang sempit". Dia dipenjara karena memecahkan satu masalah dan tidak bisa melakukan yang lain. Sejak itu, situasinya telah berubah - pada akhir Maret, para ilmuwan dari University of Maynooth dan California Institute of Technology
mempresentasikan komputer di mana data diunduh dalam bentuk sekuens DNA dan dapat diprogram ulang.
Sistem ini mampu membuka jalan bagi sistem komputasi tipe baru, tetap menyelesaikan masalah input dan output data yang lambat (proses pengurutannya cukup mahal dan memakan waktu lama).
Meskipun kesulitan, para ahli
mengatakan bahwa di masa depan, komputer DNA ukuran desktop modern akan mengungguli superkomputer dalam kinerja. Mereka akan dapat menemukan aplikasi di pusat data yang terlibat dalam pemrosesan set data besar.
Prosesor neuromorfik
Istilah "neuromorfik" berarti bahwa arsitektur chip didasarkan pada prinsip-prinsip otak manusia. Prosesor tersebut meniru kerja jutaan neuron dengan proses yang disebut akson dan dendrit. Yang pertama bertanggung jawab atas transmisi informasi, sedangkan yang kedua bertanggung jawab atas persepsinya. Neuron saling terhubung oleh sinapsis - kontak khusus di mana sinyal listrik (impuls saraf) ditransmisikan.
Penciptaan sistem neuromorfik telah dibahas kembali
pada 1990-an . Tapi serius, mereka mulai bekerja di daerah ini setelah tahun 2000-an. Spesialis dari IBM Research
ikut serta dalam proyek SyNAPSE, yang tujuannya adalah mengembangkan komputer dengan arsitektur yang berbeda dari von Neumann. Sebagai bagian dari proyek ini, perusahaan merancang chip
TrueNorth . Ini mengemulasi karya sejuta neuron dan 256 juta sinapsis.
Prosesor neuromorfik bekerja tidak hanya di IBM. Intel telah
mengembangkan chip Loihi sejak 2017. Ini terdiri dari 130 ribu neuron buatan dan 130 juta sinapsis. Setahun yang lalu, perusahaan
menyelesaikan pengembangan prototipe untuk teknologi proses 14-nm.
Perangkat neuromorfik dapat mempercepat pelatihan jaringan saraf. Chip seperti itu, tidak seperti prosesor klasik, tidak perlu secara teratur mengakses register atau memori untuk data. Semua informasi secara konstan disimpan dalam neuron buatan. Fitur ini akan memungkinkan Anda untuk melatih jaringan saraf lokal (tanpa menghubungkan ke repositori dengan satu set data uji).
Prosesor neuromorfik diharapkan dapat digunakan di smartphone dan internet. Namun sejauh ini, tidak perlu membicarakan implementasi teknologi skala besar di perangkat pengguna.
Mesin kuantum
Dasar komputer kuantum terdiri dari qubit. Pekerjaan mereka didasarkan pada prinsip-prinsip fisika kuantum - belitan dan superposisi. Superposisi memungkinkan qubit berada dalam keadaan nol dan satu pada saat yang sama. Keterjeratan adalah fenomena di mana keadaan beberapa qubit saling berhubungan. Pendekatan ini memungkinkan operasi dengan nol dan satu sekaligus.
/ foto IBM Research CC BY-NAAkibatnya, komputer kuantum memecahkan sejumlah masalah jauh lebih cepat daripada sistem tradisional. Contohnya termasuk membangun model matematika di bidang keuangan, kimia dan medis, serta operasi kriptografi.
Saat ini, sejumlah kecil perusahaan terlibat dalam pengembangan komputasi kuantum. Diantaranya adalah IBM dengan komputer kuantum
50-qubit-nya , Intel dengan
49-qubit dan InoQ, yang menguji perangkat
79-qubit . Juga di area ini adalah
Google ,
Rigetti dan
D-Wave .
Masih terlalu dini untuk berbicara tentang pengenalan besar-besaran komputer kuantum. Bahkan jika Anda tidak memperhitungkan tingginya biaya perangkat, mereka memiliki keterbatasan teknologi yang serius.
Secara khusus, mesin kuantum beroperasi pada suhu
mendekati nol absolut . Oleh karena itu, perangkat tersebut hanya dipasang di laboratorium khusus. Ini adalah langkah yang diperlukan untuk melindungi qubit rapuh yang dapat mempertahankan superposisi hanya beberapa detik (setiap fluktuasi suhu menyebabkan
dekoherensi mereka).
Meskipun pada awal tahun, IBM
memperkenalkan komputer kuantum yang dapat bekerja di luar laboratorium dengan lingkungan yang dikontrol ketat - misalnya, di pusat data perusahaan lokal. Tetapi Anda belum dapat membeli perangkat, Anda hanya dapat menyewakan daya melalui platform cloud. Perusahaan berjanji bahwa di masa depan komputer ini dapat dibeli oleh siapa saja, tetapi ketika itu terjadi masih belum diketahui.
Bahan-bahan dari saluran Telegram kami: