Beszéljünk arról, hogy mi új jelenhet meg az adatközpontokban és azon kívül.
/ фото Unsplash
Azt tartják, hogy a szilíciumtranzisztorok a technológiai határukhoz közelítenek. Legutóbb mi beszéltünk azokról az anyagokról, amelyek helyettesíthetik a szilíciumot, és alternatív megközelítések a tranzisztorok fejlesztésében. Ma olyan koncepciókról beszélünk, amelyek képesek átalakítani a hagyományos számítástechnikai rendszerek működési elveit: kvantumszámítógépek, neuromorf chippek és DNS-alapú számítógépek..
DNS-számítógépek
Ez egy olyan rendszer, amely a DNS-molekulák számítási képességeit használja. A DNS-szálak négy nitrogénbázisból állnak: citozin, adenin, guanin és timin. Ezeket a bázisokat meghatározott sorrendben összekapcsolva információt lehet kódolni. Az adatok módosítására speciális enzimeket használnak, amelyek kémiai reakciók révén kiegészítik a DNS-láncokat, valamint megvágják és lerövidítik őket. Az ilyen reakciókat a molekula különböző részein egy időben lehet végrehajtani, ami párhuzamos számításokat tesz lehetővé.
Az első DNS-alapú számítógépet 1994-ben mutatták be. A molekuláris biológia és számítástechnika professzora, (Leonard Adleman) több kémcsövet használt, amelyek milliárdnyi DNS-molekulát tartalmaztak, hogy megpróbálja megoldani egy hét csúccsal rendelkező gráf számára. Adleman a csúcsokat és az éleket huszonnégy nitrogénbázisos DNS-fragmentumokkal jelölte, majd alkalmazta a (PCR).
Adleman számítógépének hátránya a „fókuszáltsága” volt. Ez egyetlen feladat megoldására lett optimalizálva, és nem tudott más feladatokat végrehajtani. Azóta a helyzet megváltozott — március végén a Meinuti Egyetem és a Kaliforniai Technológiai Intézet számítógépet fejlesztettek ki, amelybe adatokat DNS-sorrendek formájában töltenek be, és ezek újraprogramozhatók.
A rendszer képes utat nyitni egy új típusú számítógépes rendszer előtt, de meg kell oldani az adatok lassú be- és kiadásának problémáját (a folyamat meglehetősen költséges és időigényes).
A nehézségek ellenére a szakértők , hogy a jövőben a DNS számítógépek, amelyek mérete hasonló a mai asztali számítógépekhez, felülmúlják a szuperszámítógépeket teljesítményben. Alkalmazást nyerhetnek a nagy adathalmozással foglalkozó adatközpontokban.
Neuromorf processzorok
A „neuromorf” kifejezés azt jelenti, hogy a chip architektúrája az emberi agy működésének elvein alapul. Ezek a processzorok az agyban létező milliók neuronnak és az aksonoknak és dendriteknek nevezett nyúlványoknak a működését utánozzák. Előbbiek felelősek az információ továbbításáért, míg utóbbiak a percepcióért. A neuronok szinapszisokkal vannak összekapcsolva - speciális kapcsolatok, amelyeken az elektromos jelek (idegi impulzusok) áthaladnak.
A neuromorf rendszerek létrehozásának ötlete először De igazán komoly fejlesztésekkel a 2000-es évek után foglalkoztak. Az IBM Research szakemberei a SyNAPSE projekt keretében, amelynek célja olyan számítógép tervezése volt, amely eltér a von Neumann-architektúrától. A projekt keretében a cég megtervezte a chipet. Ez egy millió neuron és 256 millió szinapszis működését utánozza.
Nemcsak az IBM dolgozik neuromorf processzorokon. Az Intel 2017 óta egy Loihi chipet. Ennek összetevői közé tartozik 130 ezer mesterséges neuron és 130 millió szinapszis. Egy évvel ezelőtt a cég a 14 nm-es gyártási folyamaton alapuló prototípus fejlesztését.
A neuromorf eszközök felgyorsítják a neurális hálózatok tanulását. Ezeknek a chipeknek, ellentétben a klasszikus processzorokkal, nem szükséges rendszeresen a regiszterekhez vagy a memóriához fordulniuk adatokért. Az összes információ folyamatosan mesterséges neuronokban van tárolva. Ez a jellemző lehetővé teszi a neurális hálózatok helyi tanítását (anélkül, hogy csatlakozniuk kellene egy tesztadatokkal rendelkező tárolóhoz).
Várhatóan a neuromorf processzorok okostelefonokban és az IoT eszközökben fognak használatot nyerni. De egyelőre nem beszélhetünk a technológia széleskörű felhasználásáról a felhasználói eszközökben.
Kvanz számítógépek
A kvantumszámítógépek alapját a kubitek képezik. Működésük a kvantumfizika elvein — az összefonódás és a szuperpozíció — alapul. A szuperpozíció lehetővé teszi, hogy a kubit egyszerre legyen a nulla és az egy állapotában. Az összefonódás egy olyan jelenség, amelyben több kubit állapotai összefonódnak. Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy a nullával és az egyes műveleteket egyszerre hajtsuk végre.
/ фото CC BY-NA
Ennek eredményeként a kvantumszámítógépek számos feladatot sokkal gyorsabban oldanak meg, mint a hagyományos rendszerek. Példák matematikai modellek felépítése pénzügyi, kémiai és orvosi területeken, valamint kriptográfiai műveletek.
Jelenleg viszonylag kevés vállalat foglalkozik a kvantumszámítás fejlődésével. Közöttük említhetjük az IBM-et a kvantumszámítógépükkel, az Intel-t a és az InoQ-t, amely a . Ezen a területen dolgozik még , és .
A kvantumszámítógépek tömeges bevezetéséről még korai beszélni. Még ha nem is vesszük figyelembe a berendezések magas költségét, komoly technológiai korlátokkal rendelkeznek.
A kvantumgépek például . Ezért ezeket a berendezéseket csak specializált laboratóriumokban állítják fel. Ez a törékeny kubitek védelmét szolgáló kényszerű intézkedés, amelyek képesek fenntartani a szuperpozíciót mindössze néhány másodpercig (bármilyen hőmérséklet-változás dekohereenciát okoz náluk). ).
Bár az év elején az IBM bemutatott egy kvantumszámítógépet, amely képes laboratóriumon kívül, szigorúan ellenőrzött környezetben működni — például a cégek helyi adatközpontjaiban. De az eszközt egyelőre nem lehet megvásárolni, csak bérbe vehető a felhőalapú platformon keresztül. A vállalat azt ígéri, hogy a jövőben ez a számítógép mindenki számára elérhető lesz, de hogy mikor, az még bizonytalan. Anyagok a Telegram csatornánkról:
Mi az a VMware Virtual SAN (vSAN) — tanulmányozzuk az alapokat
Forrás: habr.com
