В Австралии совершили прорыв, который точнее всего было бы охарактеризовать как «назад в будущее». Там разработали и испытали программируемую электронную схему для аналоговых вычислений.
На заре вычислительной техники в середине прошлого века компьютеры, которые тогда чаще называли «ЭВМ», были аналоговыми и цифровыми. Бурное развитие микроэлектроники определило выбор одного из направлений прогресса.
Интенсивный рост производительности цифровых технологий, поначалу почти ничем не ограниченный, уперся в потолок: дальнейшее ускорение сопровождается неприемлемыми энергозатратами и выделением большого количества тепла.
Аналоговые вычисления от этих недостатков свободны. Они предполагают обработку информации в виде непрерывных сигналов, что позволяет параллелить процессы, при этом требуется на порядки меньшая энергия.
Ученые решили вернуться к хорошо забытому прошлому — но с достижениями современной электроники.
«Мы объединили физику и электронику, чтобы разработать первую программируемую микроволновую интегральную схему, способную выполнять матричные преобразования — тип математических операций, фундаментальных для современных технологий», — объясняет физик Мохаммад-Али Мири из Городского университета Нью-Йорка.
Результатом стал аналоговый ускоритель, построенный на готовых компонентах 5G. Результаты испытаний прототипа опубликованы на страницах Nature Communications.
Они впечатляющие: два десятка фазовращателей выполняют матричные вычисления на частоте 2,1 ГГц с ошибкой восстановления не более 0,2%. При этом их потребляемая мощность в режиме покоя не превышает 330 мкВт — в 100 раз меньше, чем у светодиода. Система способна к самокалибровке.
По своим принципам устройство настолько далеко от привычных нам процессоров, что напрашивается сравнение с квантовыми компьютерами. Но — ничего общего, и в чем-то новинка даже лучше.
«В отличие от квантовых систем, которые сталкиваются с серьезными проблемами масштабируемости и стабильности, наша платформа аналоговых вычислений реализуема уже сегодня и способна обеспечить практическое применение в реальном мире гораздо раньше», — говорит инженер Расул Кешаварз из Сиднейского технологического университета.
Потенциальные области применения весьма широки. Сверхбыстрые аналоговые процессоры могут работать в беспроводных сетях следующего поколения, системах радаров и сенсорики реального времени для обороны и космоса, обеспечивать расширенный мониторинг в горнодобывающей промышленности и сельском хозяйстве, а также создавать новые инструменты для промышленных и научных исследований.
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram
_____________________________
Свежие комментарии