We discuss what new developments may appear in data centers and beyond.
/ ŃŠ¾ŃŠ¾ Unsplash
It is believed that silicon transistors are nearing their technological limits. Last time we talked about materials that could replace silicon and alternative approaches to transistor development. Today we are talking about concepts capable of transforming the principles of traditional computing systems: quantum machines, neuromorphic chips, and DNA-based computers..
DNA computers
This is a system that utilizes the computational capabilities of DNA molecules. DNA strands consist of four nitrogenous bases: cytosine, adenine, guanine, and thymine. By linking them in a specific sequence, it is possible to encode information. Special enzymes are used to modify the data, adding to DNA chains through chemical reactions, as well as cutting and shortening them. Such reactions can occur in different parts of the molecule simultaneously, allowing for parallel computations.
The first DNA-based computer was presented in 1994. Professor of molecular biology and computer science (Leonard Adleman) used several test tubes containing billions of DNA molecules to attempt to solve for a graph with seven vertices. He represented the vertices and edges with segments of DNA containing twenty nitrogenous bases, and then applied the method of (PCR).
A drawback of Adleman's computer was its 'narrow focus.' It was designed to solve one specific problem and could not perform others. Since then, the situation has changed ā at the end of March, scientists from Meinut University and the California Institute of Technology developed a computer that loads data in the form of DNA sequences and can be reprogrammed.
The system has the potential to pave the way for a new type of computing, but the challenge of slow data input and output remains (the process of is quite costly and time-consuming).
Despite the challenges, experts , waarbij DNA-computers ter grootte van moderne desktops in de toekomst supercomputers in prestaties zullen overtreffen. Ze zullen toepassingen vinden in datacenters die zich bezighouden met de verwerking van grote datavolumes.
Neuro-morfe processoren
De term 'neuro-morf' verwijst naar het feit dat de architectuur van de chip is gebaseerd op de principes van de werking van het menselijke brein. Dergelijke processoren emuleren de werking van miljoenen neuronen met uitlopers, die axonen en dendrieten worden genoemd. De eerste zijn verantwoordelijk voor de informatieoverdracht, terwijl de tweede voor de waarneming ervan zorgen. Neuronen zijn met elkaar verbonden door synapsen ā speciale contacten waarlangs elektrische signalen (zenuwimpulsen) worden doorgegeven.
Het idee om neuro-morfe systemen te creƫren kwam voor het eerst op . Maar de serieuze ontwikkelingen op dit gebied begonnen pas na de jaren 2000. Specialisten van IBM Research het SyNAPSE-project, dat als doel had een computer te ontwikkelen met een architectuur die verschilt van de Von Neumann-architectuur. In het kader van dit project heeft het bedrijf een chip ontworpen . Deze simuleert de werking van een miljoen neuronen en 256 miljoen synapsen.
Er wordt niet alleen aan neuro-morfe processoren gewerkt bij IBM. Intel ontwikkelt sinds 2017 de ontwikkeling van een prototype voltooid volgens een 14-nm technologieproces. Er wordt verwacht dat neuro-morfe processoren een toepassing zullen vinden in smartphones en apparaten voor het internet der dingen. Maar op dit moment is grootschalige implementatie van technologie in consumentenelektronica nog niet aan de orde.
Quantummachines
Er wordt verwacht dat neuromorfe processors toepassing zullen vinden in smartphones en apparaten voor het internet der dingen. Tot nu toe is er echter nog geen sprake van grootschalige implementatie van de technologie in consumentenelektronica.
Quantenmachines
De basis van quantumcomputers bestaat uit qubits. Hun werking is gebaseerd op de principes van de quantumfysica ā verstrengeling en superpositie. Superpositie stelt een qubit in staat om gelijktijdig in de toestand van nul en Ć©Ć©n te zijn. Verstrengeling is het fenomeen waarbij de toestanden van meerdere qubits met elkaar verbonden zijn. Deze aanpak maakt het mogelijk om operaties met nul en Ć©Ć©n gelijktijdig uit te voeren.
/ ŃŠ¾ŃŠ¾ CC BY-NA
Als resultaat ā quantumcomputers lossen een aantal taken veel sneller op dan traditionele systemen. Voorbeelden het bouwen van wiskundige modellen in de financiĆ«le, chemische en medische sectoren, alsook cryptografische operaties.
Tot nu toe wordt de ontwikkeling van quantumcomputing uitgevoerd door een relatief klein aantal bedrijven. Onder hen kan IBM worden genoemd met hun quantumcomputer, Intel met en InoQ, dat test met een . Ook in dit gebied werken , en .
Het is nog te vroeg om te spreken over de massale invoering van quantumcomputers. Zelfs als we de hoge kosten van de apparaten buiten beschouwing laten, hebben ze serieuze technologische beperkingen.
In het bijzonder werken quantummachines bij een temperatuur . Daarom worden dergelijke apparaten alleen in gespecialiseerde laboratoria geĆÆnstalleerd. Dit is een noodzakelijke maatregel om de kwetsbare qubits te beschermen, die superpositie slechts enkele seconden kunnen behouden (elke temperatuurfluctuatie leidt tot hun ).
Hoewel aan het begin van het jaar IBM een quantumcomputer presenteerde die in staat zou zijn om buiten het laboratorium te werken met een streng gecontroleerde omgeving ā bijvoorbeeld in lokale datacenters van bedrijven. Maar het is momenteel niet mogelijk om het apparaat te kopen, men kan alleen de rekenkracht ervan huren via een cloudplatform. Het bedrijf belooft dat in de toekomst iedereen deze computer zal kunnen kopen, maar wanneer dat zal gebeuren is nog onbekend.
Materialen van ons Telegram-kanaal:
Bron: habr.com
