{"id":35583,"date":"2019-10-31T22:05:11","date_gmt":"2019-10-31T19:05:11","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/kakimi-mogut-byt-vychislitelnye-sistemy-budushhego\/"},"modified":"2019-10-31T22:05:11","modified_gmt":"2019-10-31T19:05:11","slug":"kakimi-mogut-byt-vychislitelnye-sistemy-budushhego","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/news\/kakimi-mogut-byt-vychislitelnye-sistemy-budushhego","title":{"rendered":"Wie k\u00f6nnten die Berechnungssysteme der Zukunft aussehen","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Wir erz\u00e4hlen, welche Neuheiten in Rechenzentren und auch dar\u00fcber hinaus erscheinen k\u00f6nnen.<\/h4>\n

\n\"Wie<\/a><\/noindex>
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e jesse orrico<\/a><\/noindex> Unsplash<\/i><\/p>\n

Es wird angenommen, dass Siliziumtransistoren ihrem technologischen Limit n\u00e4herkommen. Beim letzten Mal haben wir und berichteten<\/a><\/noindex> \u00fcber Materialien gesprochen, die Silizium ersetzen k\u00f6nnten, und wurde vor zwei Jahren diskutiert \u2013 damals wurde sie<\/a><\/noindex> alternative Ans\u00e4tze zur Entwicklung von Transistoren. Heute sprechen wir \u00fcber Konzepte, die in der Lage sind, die Prinzipien traditioneller Rechensysteme zu transformieren: quanten Maschinen, neuromorphe Chips und Computer auf DNA-Basis.<\/b>.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

DNA-Computer<\/h2>\n

\nDas ist ein System, das die Rechenleistung von DNA-Molek\u00fclen nutzt. DNA-Str\u00e4nge bestehen aus vier Stickstoffbasen: Cytosin, Adenin, Guanin und Thymin. Indem man sie in einer bestimmten Reihenfolge verbindet, kann man Informationen kodieren. Zur \u00c4nderung von Daten werden spezielle Enzyme verwendet, die durch chemische Reaktionen DNA-Ketten verl\u00e4ngern, schneiden oder verk\u00fcrzen. Solche Reaktionen k\u00f6nnen gleichzeitig in verschiedenen Teilen des Molek\u00fcls durchgef\u00fchrt werden, was paralleles Rechnen erm\u00f6glicht.<\/p>\n

Der erste DNA-Computer wurde 1994 vorgestellt. Der Professor f\u00fcr Molekularbiologie und Informatik Leonard Adleman<\/a><\/noindex> (Leonard Adleman) verwendete mehrere Reagenzgl\u00e4ser mit Milliarden von DNA-Molek\u00fclen, um zu versuchen, das Traveling-Salesman-Problem<\/a><\/noindex> f\u00fcr einen Graphen mit sieben Knoten zu l\u00f6sen. Seine Knoten und Kanten bezeichnete Adleman mit DNA-St\u00fccken, die zwanzig Stickstoffbasen enthielten, und wandte dann die Methode der Polymerase-Kettenreaktion<\/a><\/noindex> (PCR) an.<\/p>\n

Ein Nachteil von Adlemans Computer war seine \"Spezialisierung\". Er war nur f\u00fcr die L\u00f6sung einer bestimmten Aufgabe optimiert und konnte keine anderen Aufgaben bearbeiten. Seitdem hat sich die Situation ge\u00e4ndert \u2014 Ende M\u00e4rz pr\u00e4sentierten Forscher der Universit\u00e4t Maynooth und des California Institute of Technology die<\/a><\/noindex> einen Computer, dessen Daten in Form von DNA-Sequenzen geladen werden und umprogrammiert werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

Das System k\u00f6nnte den Weg f\u00fcr einen neuen Typ von Rechensystemen ebnen, es bleibt jedoch das Problem mit der langsamen Eingabe und Ausgabe von Daten zu l\u00f6sen (der Prozess der Sequenzierung<\/a><\/noindex> ist recht kostspielig und dauert lange).<\/p><\/blockquote>\n

\nTrotz der Schwierigkeiten sind Experten sagen<\/a><\/noindex>, dass in Zukunft DNA-Computer in der Gr\u00f6\u00dfe moderner Desktop-Computer in Bezug auf die Leistung Supercomputern \u00fcberlegen sein werden. Sie k\u00f6nnten in Rechenzentren Anwendung finden, die gro\u00dfe Datenmengen verarbeiten.<\/p>\n

Neuromorphe Prozessoren<\/h2>\n

\nDer Begriff \"neuromorph\" bedeutet, dass die Architektur des Chips auf den Prinzipien der Funktionsweise des menschlichen Gehirns basiert. Solche Prozessoren emulieren die Arbeit von Millionen von Neuronen mit Forts\u00e4tzen, die als Axone und Dendriten bezeichnet werden. Erstere sind f\u00fcr die Informations\u00fcbertragung verantwortlich, w\u00e4hrend letztere f\u00fcr deren Wahrnehmung zust\u00e4ndig sind. Neuronen sind durch Synapsen miteinander verbunden \u2013 spezielle Kontakte, \u00fcber die elektrische Signale (Nervenimpulse) \u00fcbertragen werden.<\/p>\n

Die Idee zur Schaffung neuromorpher Systeme entstand erstmals in den 1990er Jahren<\/a><\/noindex>. Aber ernsthafte Entwicklungen in diesem Bereich begannen erst nach den 2000er Jahren. Spezialisten von IBM Research eine<\/a><\/noindex> projekt SyNAPSE, dessen Ziel die Entwicklung eines Computers mit einer anderen Architektur als der von von Neumann war. Im Rahmen dieses Projekts entwarf das Unternehmen einen Chip TrueNorth<\/a><\/noindex>. Er emuliert die Arbeit von einer Million Neuronen und 256 Millionen Synapsen.<\/p>\n

An neuromorphen Prozessoren arbeiten nicht nur bei IBM. Das Unternehmen Intel hat seit 2017 entwickelt<\/a><\/noindex> den Chip Loihi. Er enth\u00e4lt 130.000 k\u00fcnstliche Neuronen und 130 Millionen Synapsen. Vor einem Jahr hat das Unternehmen abgeschlossen<\/a><\/noindex> einen Prototyp im 14-nm-Technologieverfahren entwickelt.<\/p>\n

Neuromorphe Ger\u00e4te erm\u00f6glichen eine schnellere Ausbildung von neuronalen Netzen. Solche Chips ben\u00f6tigen im Gegensatz zu klassischen Prozessoren nicht st\u00e4ndig Zugriff auf Register oder Speicher f\u00fcr Daten. Alle Informationen werden st\u00e4ndig in k\u00fcnstlichen Neuronen gespeichert. Dieses Merkmal erm\u00f6glicht es, neuronale Netze lokal zu trainieren (ohne Verbindung zu einem Speicher mit Testdatens\u00e4tzen).<\/p>\n

Es wird erwartet, dass neuromorphe Prozessoren in Smartphones und Internet-of-Things-Ger\u00e4ten Anwendung finden. Doch zurzeit kann man nicht von einer umfassenden Einf\u00fchrung der Technologie in Verbraucherelektronik sprechen.<\/p><\/blockquote>\n

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Quantenmaschinen<\/h2>\n

\nDie Basis von Quantencomputern bilden Qubits. Ihre Funktionsweise beruht auf den Prinzipien der Quantenphysik \u2013 Verschr\u00e4nkung und \u00dcberlagerung. \u00dcberlagerung erm\u00f6glicht es einem Qubit, gleichzeitig im Zustand von Null und Eins zu sein. Verschr\u00e4nkung ist das Ph\u00e4nomen, bei dem die Zust\u00e4nde mehrerer Qubits miteinander verkn\u00fcpft sind. Dieser Ansatz erm\u00f6glicht die Durchf\u00fchrung von Operationen mit Null und Eins gleichzeitig.<\/p>\n

\"Wie
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e IBM Forschung<\/a><\/noindex> CC BY-NA<\/i><\/p>\n

Infolgedessen l\u00f6sen Quantencomputer eine Reihe von Aufgaben wesentlich schneller als traditionelle Systeme. Beispiele daf\u00fcr k\u00f6nnten sein<\/a><\/noindex> der Aufbau mathematischer Modelle in den Bereichen Finanzen, Chemie und Medizin sowie kryptografische Operationen.<\/p><\/blockquote>\n

\nBis heute wird die Entwicklung von Quantenberechnungen von relativ wenigen Unternehmen vorangetrieben. Dazu geh\u00f6ren IBM mit ihrem 50-Qubit-<\/a><\/noindex> Quantencomputer, Intel mit einem 49-Qubit-<\/a><\/noindex> und InoQ, das ein 79-Qubit-Ger\u00e4t<\/a><\/noindex>. Auch in diesem Bereich arbeiten Google<\/a><\/noindex>, Rigetti.<\/a><\/noindex> und D-Wave<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

\u00dcber die massenhafte Einf\u00fchrung von Quantencomputern l\u00e4sst sich derzeit noch nicht sprechen. Selbst wenn man die hohen Kosten der Ger\u00e4te au\u00dfer Acht l\u00e4sst, haben sie erhebliche technologische Einschr\u00e4nkungen.<\/p>\n

Insbesondere arbeiten Quantenmaschinen bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt.<\/a><\/noindex>Deshalb werden solche Ger\u00e4te nur in spezialisierten Labors installiert. Dies ist eine notwendige Ma\u00dfnahme zum Schutz der fragilen Qubits, die die \u00dcberlagerung nur wenige Sekunden lang aufrechterhalten k\u00f6nnen (jegliche Temperaturschwankungen f\u00fchren zu ihrer Dekoh\u00e4renz.<\/a><\/noindex>).<\/p>\n

Obwohl IBM Anfang des Jahres einen Quantencomputer pr\u00e4sentiert hat, der au\u00dferhalb von Laboren in einer streng kontrollierten Umgebung \u2013 beispielsweise in lokalen Rechenzentren von Unternehmen \u2013 arbeiten kann, ist der Kauf des Ger\u00e4ts derzeit nicht m\u00f6glich; man kann nur seine Leistung \u00fcber eine Cloud-Plattform mieten. Das Unternehmen verspricht, dass dieser Computer in Zukunft von jedem Interessierten erworben werden kann, aber wann dies der Fall sein wird, ist noch unbekannt. die<\/a><\/noindex> Materialien aus unserem Telegram-Kanal:<\/p>\n

\nWas ist VMware Virtual SAN (vSAN) \u2013 Grundlagen lernen<\/p>\n