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 техника00:0416 октября
Беспилотник Northrop Grumman X-47B

Лягут все

Россия испугалась американских комплексов глобального удара
20:1316 октября
Наука и техника

Разумная роскошь

Больше не нужно выбирать между красотой и функциональностью
«Мне довелось убивать русских»
Жажда крови, шепот смерти и грязная работа головорезов в Сирии
Смерть в песках
Зачем богатейшие страны мира устроили кровавую мясорубку в нищем Йемене
Пиво и сигареты
Тайная жизнь Северной Кореи
Белая смерть
Кто стоит за самой кровавой стрельбой в истории Америки
Карнавальные фигуры, изображающие Реджепа Тайипа Эрдогана и Дональда ТрампаЯ твоих дипломатов арестовывал
Чем грозит крупнейший в истории конфликт между США и Турцией
«Катится, катится голубой Мирон»
Чем закончилась схватка Оксимирона с огромным арабом в Америке
Написать книгу и разбогатеть
Раскрыты секреты бестселлеров «Девушки с татуировкой дракона» и «Кода да Винчи»
Потеря Бойца
В русском кино стало на одного настоящего мужика меньше: умер Дмитрий Марьянов
Автомобили против поездов
Как машины отняли хлеб у железных дорог в США
Автобусы-трансформеры
«Икарусы» с трапом, гармошкой и колесами на любой вкус
Победы и поражения Tesla Model S
Электрокары против спорт- и суперкаров
Ну, ХV
Тест-драйв Subaru XV нового поколения — машины, которой придется непросто
Братва помнит
Чем украшают могилы криминальных авторитетов
Безмолвие смерти
Жуткие фото городов-призраков
Интим предлагать
Секс стал способом решения квартирного вопроса
«Мы — не дойные коровы»
Почему москвичкам не стоит жить с приезжими