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
 — 
13:52 21 февраля 2017
Александр Шестаков

«В развитии главное — масштаб цели»

Интервью с ректором ЮУрГУ Александром Шестаковым о науке, образовании и развитии
«Религиозность нашего социума сильно переоценена»
Почему передача Исаакиевского собора РПЦ стала проблемой для церкви и общества
Олег МихеевБанкрот-фронт
Как политики задолжали миллионы и вынуждены жить на 10 тысяч рублей в месяц
«У молодых вообще нет собственной позиции»
Почему современные студенты инфантильны, аполитичны и боятся протестов
Казус Чудновец
Чем закончится дело жительницы Катайска, осужденной за репост. Репортаж
Детские деньги
Как открыть частный детсад и сэкономить
Леонид Хазанов: Налоговая блокада
Или как облегчить экспорт металлургам
Большая перемена
Частные инвесторы заинтересовались школами и детсадами
Кислая ситуация
Почему российский рынок еще долго не избавится от дефицита молока
Без ствола
Российские власти сокращают число владельцев гражданского оружия
Поколение пять
Истребители XXI века вступают в права
Недостаток ресурсов при избытке амбиций
Что не так с индийской системой закупок оружия
Мне хардбольно
Как играют в самую травмоопасную военно-спортивную игру
Допрос обвиняемого - митрополита Петроградского Вениамина на судебном процессе по делу об изъятии церковных ценностей, проходившем в зале филармонииСидеть!
Как молодая советская власть карала своих граждан
После большевистской попытки захвата власти 3-4 июля 1917 года в Петрограде«События в столице застали Ильича врасплох»
Как Сталин, Ленин и Троцкий провели «жаркий» июль 1917 года
Ястреб сбит, ястреб сбит!
Пушка-ловушка, орлы и другие неожиданные способы уничтожить беспилотник
Стрелять, Карл!
Подстреленный Гитлер и отпуск в фашистской Италии: обзор Sniper Elite 4
Говоря «да»
Молодые и красивые обитатели Бруклина на снимках вундеркинда Гарольда Файнстайна
Pierre et Gilles, Sainte Marie MacKillop (Kylie Minogue), 1995, Collection privée (c) Pierre et GillesГолубо-розовое
Транссексуалы, проститутки и панки в латексе на снимках гей-пары Пьера и Жиля
twen, Nr. 6, 1969, Фотография: Гвидо Мангольд, графика: Вилли Флекхаус«Опаснее тысячи порножурналов»
Король книжного и журнального дизайна Вилли Флекхаус
Смерть вождя
Роли, по которым мы запомним Алексея Петренко
A view of the cathedral in Naumburg/Saale, Germany, 21 Janaury 2016. After the first application in summer 0215 failed, a second attempt is being made to register Naumburg Cathedral as a UNESCO world heritage site. Саксония с замками и вином
«Лента.ру» открывает неизвестные россиянам уголки Германии
Страна оленья
Почему Якутия — главное направление для путешествий в этом году
В отпуск с кошкой
Как правильно организовать путешествие с домашними животными
Руины господского дома в усадьбе Ольгово. Дмитровский район, Московская область
Призрак Пиковой дамы
Где в Подмосковье можно встретить привидение
Мимимиметр сломался
Азиатский бум на умилительных собак пришел в Instagram
Я не знаю, как она это делает
Личный опыт: быть фитнес-звездой Instagram и многодетной матерью одновременно
Натянуть уши на нос
Шесть необычных поводов для обращения к пластическому хирургу
Фильтр «зависть»
Звезда Instagram из Нью-Йорка показала изнанку интернет-славы
Ружье и палатка: уникальные автомобильные опции
Инструменты, ружье, пылесос и другие необычные вещи в комплекте с машиной
Ferrari для чемпиона
На аукционе продадут Ferrari Майка Тайсона
Летают, но низенько-низенько
11 машин, способные ехать по любой поверхности. Точнее, даже не ехать
20 роскошных авто. В камуфляже
Маскировка, которая нужна, чтобы стать заметным
Бог простит
В церкви нашли квартиру с красной мебелью и портретами в стиле поп-арт
Дворянское гнездо
Один из самых шикарных в мире домов нашли в диком лесу
«Пусть меня захоронят в отравленную, но родную землю»
Почему люди отказываются покидать чернобыльскую зону: реальные истории
Поставили баком
Англичане сделали идеальный дом из резервуара для воды