Vi fortæller om, hvad der eventuelt kan dukke op i datacentre og ikke kun der.
/ фото Unsplash
Det menes, at siliciumtransistorer nærmer sig deres teknologiske grænse. Sidste gang talte vi om materialer, der kan erstatte silicium, og alternative tilgange til udvikling af transistorer. I dag taler vi om koncepter, der kan forvandle principperne for traditionel databehandling: kvantecomputere, neuromorfe chips og DNA-baserede computere. DNA-computere.
Det er et system, der bruger de beregningsmæssige kapaciteter fra DNA-molekyler. DNA-strenge består af fire nukleotider: cytosin, adenin, guanin og thymin. Ved at binde dem i en bestemt rækkefølge kan man kode information. For at ændre data bruges specielle enzymer, der med kemiske reaktioner forlænger DNA-kæderne, samt skærer og forkorter dem. Sådanne reaktioner kan udføres i forskellige dele af molekylet samtidigt, hvilket muliggør parallelle beregninger.
Den første DNA-baserede computer blev præsenteret i 1994. Professor i molekylærbiologi og datalogi
Leonard Adleman handelsrejsendeproblemet polymerasekædereaktion Ulempen ved Adlemans computer var dens "snævre specialisering". Den var designet til at løse én opgave og kunne ikke udføre andre. Siden da har situationen ændret sig – i slutningen af marts præsenterede forskere fra Maynooth University og California Institute of Technology
en computer, data til hvilken indlæses som DNA-sekvenser og kan genprogrammeres. Systemet er i stand til at åbne op for en ny type beregningssystemer, men der er stadig et problem med den langsomme dataind- og udgang (processen med
sekventering På trods af udfordringerne er eksperterne
På trods af vanskelighederne mener eksperter , at DNA computers the size of modern desktops will, in the long run, surpass supercomputers in performance. They will find applications in data centers dealing with large data sets.
Neuromorphic processors
The term "neuromorphic" means that the chip's architecture is based on the principles of the human brain's operation. Such processors emulate the functioning of millions of neurons with extensions called axons and dendrites. Axons are responsible for transmitting information, while dendrites are responsible for perception. Neurons are interconnected by synapses — specialized contacts through which electrical signals (nerve impulses) are transmitted.
The idea of creating neuromorphic systems initially appeared . However, serious development in this field started after the 2000s. Specialists from IBM Research launched the SyNAPSE project, aimed at developing a computer with an architecture different from von Neumann architecture. As part of this project, the company designed the . It emulates the functioning of a million neurons and 256 million synapses.
Work on neuromorphic processors is not only being done at IBM. Intel has been the Loihi chip since 2017. It consists of 130,000 artificial neurons and 130 million synapses. A year ago, the company developed a prototype using a 14nm process technology.
Neuromorphic devices allow for faster training of neural networks. These chips do not need to regularly access registers or memory for data, unlike classical processors. All information is continuously stored in artificial neurons. This feature will enable local training of neural networks (without connecting to a repository of test data).
It is expected that neuromorphic processors will find applications in smartphones and Internet of Things devices. However, large-scale implementation of this technology in consumer devices is not yet feasible.
Quantum machines
Kernen i kvantecomputere er qubits. Deres funktioner er baseret på kvantefysikkens principper - sammenfiltring og superposition. Superposition gør det muligt for en qubit at være i tilstandene nul og en samtidigt. Sammenfiltring er et fænomen, hvor tilstande af flere qubits er sammenkoblede. Denne tilgang gør det muligt at udføre operationer med nul og en samtidigt.
/ фото CC BY-NA
Som resultat løser kvantecomputere en række opgaver langt hurtigere end traditionelle systemer. Eksempler på opbygning af matematiske modeller inden for finans, kemi og medicin samt kryptografiske operationer.
I dag er udviklingen af kvanteberegninger drevet af et relativt lille antal virksomheder. Blandt dem kan nævnes IBM med deres kvantecomputer, Intel med og InoQ, der tester . Også i dette felt arbejder , og .
Det er stadig for tidligt at tale om masseforkyndelse af kvantecomputere. Selv hvis man ser bort fra den høje pris på apparaterne, har de alvorlige teknologiske begrænsninger.
Specifikt arbejder kvantemaskiner ved temperaturer . Derfor installeres disse apparater kun i specialiserede laboratorier. Dette er en nødvendighed for at beskytte de skrøbelige qubits, der kan opretholde superposition i blot få sekunder (enhver temperaturudsving fører til deres ).
I begyndelsen af året meddelte IBM, at de har udviklet en kvantecomputer, der kan fungere uden for laboratoriet i et stramt kontrolleret miljø, for eksempel i lokale datacentre for virksomheder. Men det er endnu ikke muligt at købe apparatet; man kan kun leje dets kapacitet gennem en skyplatform. Virksomheden lover, at enhver i fremtiden vil kunne købe denne computer, men hvornår det vil ske - er endnu uvist. Materialer fra vores Telegram-kanal:
Hvad er VMware Virtual SAN (vSAN) - vi studerer det grundlæggende
Kilde: habr.com
