Raccontiamo cosa di nuovo può apparire nei data center e non solo in essi.
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Si ritiene che i transistor di silicio stiano raggiungendo il loro limite tecnologico. L'ultima volta abbiamo parlato dei materiali che potrebbero sostituire il silicio e approcci alternativi allo sviluppo dei transistor. Oggi parliamo di concetti capaci di trasformare i principi di funzionamento dei sistemi di calcolo tradizionali: macchine quantistiche, chip neuromorfi e computer basati sul DNA.
Computer DNA
Questo è un sistema che utilizza le capacità computazionali delle molecole di DNA. I filamenti di DNA sono composti da quattro basi azotate: citosina, adenina, guanina e timina. Collegandoli in una sequenza specifica, è possibile codificare informazioni. Per modificare i dati si utilizzano enzimi speciali che, attraverso reazioni chimiche, completano le catene di DNA, oltre a tagliarle e accorciarle. Tali reazioni possono essere condotte in diverse parti della molecola contemporaneamente, permettendo di eseguire calcoli paralleli.
Il primo computer basato su DNA è stato presentato nel 1994. Il professore di biologia molecolare e scienze informatiche (Leonard Adleman) ha utilizzato diverse provette con miliardi di molecole di DNA per cercare di risolvere per un grafo con sette vertici. I suoi vertici e archi Adleman li ha rappresentati con frammenti di DNA contenenti venti basi azotate, e poi ha applicato il metodo (PCR).
Lo svantaggio del computer di Adleman era la sua "specializzazione ristretta". Era progettato per risolvere un unico problema e non poteva eseguire altri compiti. Da allora la situazione è cambiata: alla fine di marzo, scienziati dell'Università di Maynooth e del California Institute of Technology un computer i cui dati vengono caricati sotto forma di sequenze di DNA e possono essere riprogrammati.
Il sistema è in grado di aprire la strada a un nuovo tipo di sistemi di calcolo, resta da risolvere il problema con il lento input e output dei dati (il processo è piuttosto costoso e richiede molto tempo).
Nonostante le difficoltà, gli esperti , che in prospettiva i computer basati su DNA delle dimensioni degli attuali desktop supereranno in prestazioni i supercomputer. Potranno trovare applicazione nei data center che si occupano dell'elaborazione di grandi volumi di dati.
Processori neuromorfici
Il termine «neuromorfico» indica che l'architettura del chip si basa sui principi di funzionamento del cervello umano. Questi processori emulano il lavoro di milioni di neuroni con ramificazioni chiamate assoni e dendriti. I primi sono responsabili della trasmissione delle informazioni, mentre i secondi si occupano della loro percezione. I neuroni sono collegati tra loro tramite sinapsi, contatti speciali attraverso i quali vengono trasmessi segnali elettrici (impulsi nervosi).
L'idea di creare sistemi neuromorfici è emersa per la prima volta . Ma gli sviluppi seri in questo campo sono iniziati dopo gli anni 2000. Gli specialisti di IBM Research il progetto SyNAPSE, il cui obiettivo era sviluppare un computer con un'architettura diversa rispetto all'architettura di von Neumann. Nell'ambito di questo progetto, l'azienda ha progettato il chip . Esso emula il funzionamento di un milione di neuroni e 256 milioni di sinapsi.
Non solo IBM sta lavorando sui processori neuromorfici. L'azienda Intel, dal 2017, il chip Loihi. Esso include 130.000 neuroni artificiali e 130 milioni di sinapsi. Un anno fa, l'azienda lo sviluppo di un prototipo con processo tecnologico a 14 nm.
I dispositivi neuromorfici consentono di accelerare l'apprendimento delle reti neurali. Questi chip, a differenza dei processori classici, non hanno bisogno di accedere regolarmente ai registri o alla memoria per i dati. Tutte le informazioni sono costantemente memorizzate nei neuroni artificiali. Questa caratteristica permetterà di addestrare le reti neurali localmente (senza connettersi a uno storage con un insieme di dati di test).
Si prevede che i processori neuromorfici troveranno applicazione negli smartphone e nei dispositivi dell'Internet delle cose. Ma per ora non si può parlare di un'implementazione su larga scala della tecnologia nei dispositivi per utenti.
Macchine quantistiche
La base dei computer quantistici è costituita da qubit. Il loro funzionamento si basa sui principi della fisica quantistica: l'entanglement e la sovrapposizione. La sovrapposizione consente a un qubit di trovarsi contemporaneamente nello stato di zero e uno. L'entanglement è un fenomeno in cui gli stati di più qubit risultano interconnessi. Questo approccio consente di eseguire operazioni con zero e uno simultaneamente.
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Di conseguenza, i computer quantistici risolvono una serie di compiti molto più velocemente rispetto ai sistemi tradizionali. Esempi di la costruzione di modelli matematici nei settori finanziario, chimico e medico, nonché operazioni crittografiche.
Attualmente, lo sviluppo della computazione quantistica è gestito da un numero relativamente ridotto di aziende. Tra queste si distingue IBM con il loro computer quantistico a 49 qubit dispositivo a 79 qubit Rigetti , e .
In particolare, le macchine quantistiche funzionano a temperature
vicine allo zero assoluto decoerenza. ).
ha presentato un computer quantistico in grado di operare al di fuori del laboratorio in un ambiente rigorosamente controllato, ad esempio, nei data center locali delle aziende. Ma al momento non è possibile acquistare il dispositivo; è possibile solo affittare le sue capacità tramite una piattaforma cloud. L'azienda promette che in futuro chiunque potrà acquistare questo computer, ma non si sa ancora quando avverrà. Materiali dal nostro canale Telegram:
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Fonte: habr.com
