Создан прототип компьютера с отличной от фон-неймановской архитектурой

Ученые из США и Италии заявили о создании прототипа мем-процессора (английское memprocessor) с отличной от фон-неймановской архитектурой и возможности его использования для решения NP-полных задач. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Science Advances, а кратко о них сообщает издание Tech Times.

Стандартный процессор, в частности, в смартфоне или ноутбуке, основан на применении архитектуры фон Неймана, предполагающей пошаговое использование ресурсов процессора и памяти, физически разнесенных на устройстве. В отличие от нее, мем-процессор реализует одновременное вычисление и хранение полученных данных в одном месте.

Как отмечают ученые, такое устройство сближает мем-процессор с организацией обработки данных мозгом человека. Так, для совершения 1016 операций в секунду мозг человека расходует мощность около 20 ватт, тогда как суперкомпьютеру на выполнение такого же количества операций потребуется в десять миллионов раз больше энергии.

Как отмечают создатели мем-процессора, на обмен данными между памятью и процессором, находящимися в разных физических областях, тратится большое количество энергии, что удалось обойти в новом устройстве. Созданное учеными устройство способно за десять миллионов итераций решить задачу, которую стандартный процессор решил бы за десять миллиардов итераций. Также новый процессор, по словам ученых, может справиться с NP-полной задачей теории алгоритмов, допускающей решение за полиномиальное время на недетерминированной машине Тьюринга.

Изготовлен мем-процессор из стандартных микроэлектронных компонентов и работает при комнатной температуре. Как отмечают его создатели, это выгодно отличает их устройство от квантового компьютера, требующего охлаждения его элементов до сверхпроводящих температур. Для создания мем-процессора ученые использовали обычные транзисторы, которые перепрограммировали, а также изменили некоторые их физические свойства.

В частности, если работа классического транзистора сводится к управлению при помощи сигнала, подаваемого на одну из клемм транзистора, сигналом (силой тока или напряжением) между двумя другими клеммами, то в новом устройстве на указанный процесс могут оказывать влияние и другие параметры, в частности электрическое сопротивление (в зависимости от проходящего через него заряда за все время работы устройства).

Даже после того, как на мем-процессор прекращается подача энергии, он сохраняет свое сопротивление и соответствующие данные. Результат вычислений процессор выдает в виде распределенных частот, что, как отмечают ученые, приводит к его сильному искажению вследствие посторонних (электромагнитных) шумов. Решением этой проблемы ученые собираются заняться в ближайшее время, усовершенствовав коррекцию ошибок.

На основе шести мем-процессоров, объединенных в цепь для параллельных вычислений, ученые создали прототип мем-компьютера. По мнению исследователей, такие устройства могут найти применение для решения узкого круга задач, в которых новые процессоры на несколько порядков способны обойти возможности стандартных компьютеров. Однако, по словам авторов, мем-процессоры вряд ли способны в ближайшие десятилетия заменить процессоры на основе архитектуры фон Неймана.

Аналогичные технологии, основанные на использовании мемристоров (резисторов с памятью — устройств, меняющих свое сопротивление в зависимости от заряда, протекшего через него за время работы устройства), разрабатываются несколькими компаниями, в частности, Hewlett-Packard. Теоретическое описание устройства мемристора появилось в 1971-м, а его первый образец был создан в 2008 году. Промышленный выпуск вычислительных устройств на основе мемристоров пока не налажен.

Обсудить
Наука и техника
 — 
00:01 Сегодня
A cold water immersion experiment at Dachau concentration camp presided over by Professor Ernst Holzlöhner (left) and Dr. Sigmund Rascher (right). The subject is wearing an experimental Luftwaffe garment

Птичку жалко

Почему нацисты защищали права животных и уничтожали людей
Приоткрытый авангард
Почему выдающееся искусство XX века нужно искать в провинции
Талантливый мистер Демме
Фильмы, которыми запомнится режиссер Джонатан Демме
Искатели растерянных женщин
Кино недели с Денисом Рузаевым: от «Затерянного города Z» до «Идеаля»
Придумали тоже
Gorillaz и другие группы, которых не было
Брить или не брить
Поклонницы натуральной красоты массово отказываются от эпиляции
CULVER CITY, CA - NOVEMBER 12: Founder, Snapchat Evan Spiegel (L) and model Miranda Kerr attend the Fifth Annual Baby2Baby Gala, Presented By John Paul Mitchell Systems at 3LABS on November 12, 2016 in Culver City, California. (Photo by Tommaso Boddi/Getty Images for Baby2Baby)Триумф ботана
Самый престижный жених современности — IT-магнат
«Американцы — радостный народ»
Рассказ москвича, переехавшего в Сан-Франциско
Мама — марихуана
Зачем американки совмещают употребление наркотиков с воспитанием детей
Очеловеченный фургон
Длительный тест стильно-пассажирского VW Multivan
ОСАГО надо?
Автомобильные аварии, превращенные в искусство
Самые крутые локомобили
Машины, которые ездят по рельсам
Самые выдающиеся французские машины
10 автомобилей из Франции, ставших культовыми
Москва за нами
Какие квартиры можно купить в пределах МКАД по цене до трех миллионов рублей
Зависли на хате
Украинцы придумали дом, который может обойтись без российского газа
Чудеса селекции
Что получится, если скрестить квартиру с дачей: опыт россиян
Сносное настроение
Демонтаж жилых домов в Москве: что нужно знать
Вышка светит
Как выглядит частный особняк, побивший мировой рекорд этажности