ሱፐር ኮምፒዩቲንግ እድገቶች፡ ኒውሮሞርፊክ ኦፕቲካል ኔትወርኮችን በመጠቀም

በ1965 በጎርደን ሙር አይቢኤም የተተነበየው የሙር ህግ ባለፉት ጥቂት አስርት አመታት ታዋቂ እና ትክክለኛ አዝማሚያ አሁን ቀስ በቀስ የኮምፒዩቲንግ አፈጻጸም መለኪያ እየሆነ መጥቷል። የሞር ሎው በየሁለት ዓመቱ በተቀናጀ ወረዳ ውስጥ ያሉ ትራንዚስተሮች ቁጥር በእጥፍ እንደሚጨምር ተንብዮ ነበር፣ በተመሳሳይ መጠን ብዙ ትራንዚስተሮች እንደሚኖሩ፣ ይህም ስሌት እንዲጨምር እና በዚህም የኮምፒዩተር አፈጻጸም እንዲጨምር ያደርጋል። እ.ኤ.አ. በኤፕሪል 2005፣ በቃለ መጠይቅ ላይ፣ ጎርደን ሙር ራሱ ግምቱ ዘላቂ ሊሆን እንደማይችል ተናግሯል፡- “በመጠን (ከ ትራንዚስተሮች) አንፃር ወደ አተሞች መጠን እየተቃረብን መሆናችንን ማየት ትችላለህ፣ ይህ ግን መሰረታዊ እንቅፋት ነው። ያን ያህል ርቀት ከመድረሳችን በፊት ሁለት ወይም ሦስት ትውልዶች ይሆናሉ - ነገር ግን እኛ ማየት የቻልነውን ያህል ሩቅ ነው። መሠረታዊ ገደብ ላይ ከመድረሳችን በፊት ሌላ ከ10 እስከ 20 ዓመታት አሉን።   

ምንም እንኳን የሙር ህግ አንዳንድ የሞት ፍጻሜዎችን ለመምታት የተፈረደ ቢሆንም፣ ሌሎች የኮምፒዩተር አመላካቾች ተፈፃሚነት ላይ እየጨመሩ ነው። በዕለት ተዕለት ሕይወታችን ውስጥ በምንጠቀመው ቴክኖሎጂ፣ ሁላችንም የኮምፒውተሮች አዝማሚያዎች እየቀነሱ እና እየቀነሱ ሲሄዱ ነገር ግን የመሣሪያ ባትሪዎች ረዘም ላለ ጊዜ እንደሚቆዩ ሁላችንም ማየት እንችላለን። በባትሪ ላይ ያለው የኋለኛው አዝማሚያ የኮሜይ ህግ ይባላል፣ በስታንፎርድ ዩኒቨርሲቲ ፕሮፌሰር ጆናታን ኮመይ የተሰየመ። የኩሜይ ህግ እንደሚተነብየው "... በቋሚ የኮምፒዩተር ጭነት የሚያስፈልገው የባትሪ መጠን በየአመቱ በሁለት እጥፍ ይቀንሳል።" ስለዚህ የኤሌክትሮኒካዊ የኃይል ፍጆታ ወይም የኮምፒዩተር ኢነርጂ ውጤታማነት በየ18 ወሩ በእጥፍ ይጨምራል። ስለዚህ፣ እነዚህ ሁሉ አዝማሚያዎች እና ለውጦች የሚያመላክቱት እና የሚያሳዩት የኮምፒዩተር የወደፊት ሁኔታ ነው።

የወደፊቱ የሂሳብ ስሌት

ከበርካታ አሥርተ ዓመታት በፊት የተተነበዩት አዝማሚያዎች እና ሕጎች ተፈፃሚነት ስለሌላቸው ስሌትን እንደገና መወሰን ያለብን በታሪክ ውስጥ ደርሰናል። እንዲሁም፣ ስሌት ወደ ናኖ እና ኳንተም ሚዛኖች ሲገፋ፣ ወደፊት የሚመጡ ግልጽ የሆኑ አካላዊ ውስንነቶች እና ተግዳሮቶች አሉ። ምናልባት በሱፐር ኮምፒዩት ላይ በጣም ታዋቂው ሙከራ፣ ኳንተም ኮምፒውቲንግ፣ በትክክል የኳንተም ጥልፍልፍን ለትይዩ ስሌት መጠቀም፣ ማለትም፣ ከኳንተም አለመመጣጠን በፊት ስሌቶችን የማከናወን ግልፅ ፈተና አለው። ሆኖም፣ የኳንተም ኮምፒውቲንግ ፈተናዎች ቢኖሩም ባለፉት ጥቂት አሥርተ ዓመታት ውስጥ ብዙ መሻሻል ታይቷል። አንድ ሰው በኳንተም ኮምፒዩቲንግ ላይ የተተገበረውን የጆን ቮን ኑማን የኮምፒዩተር አርክቴክቸር ሞዴሎችን ማግኘት ይችላል። ነገር ግን ሌላ በጣም የታወቀ ያልሆነ የ(ሱፐር) ስሌት ግዛት አለ፣ እሱም ኒውሮሞርፊክ ኮምፒውቲንግ ተብሎ የሚጠራ እና ባህላዊውን የቮን ኑማን አርክቴክቸር የማይከተል። 

ኒውሮሞርፊክ ኮምፒውቲንግ በካሌቴክ ፕሮፌሰር ካርቨር ሜድ በሴሚናል ወረቀቱ ላይ በ1990 ታይቷል።በመሰረቱ፣የኒውሮሞርፊክ ኮምፒዩቲንግ መርሆዎች በሰዎች አእምሮ ውስጥ በስሌት እንደሚጠቀሙት በንድፈ-ሀሳባዊ ባዮሎጂያዊ የድርጊት መርሆች ላይ የተመሰረቱ ናቸው። በኒውሮሞርፊክ ኮምፒውቲንግ ቲዎሪ እና ክላሲካል ቮን ኑማን የኮምፒዩቲንግ ቲዎሪ መካከል ያለው አጭር ልዩነት ዶን ሞንሮ እ.ኤ.አ. ኮምፕዩተር ማሽን መጽሔት. መግለጫው ይህን ይመስላል፡- “በባህላዊው ቮን ኑማን አርክቴክቸር፣ ኃይለኛ የሎጂክ ኮር (ወይም በርካታ በትይዩ) ከማህደረ ትውስታ በተገኘ መረጃ ላይ በቅደም ተከተል ይሰራል። በአንፃሩ፣ ‹ኒውሮሞርፊክ› ኮምፒውቲንግ ሁለቱንም ስሌት እና ማህደረ ትውስታን እጅግ በጣም ብዙ በሆኑ በአንጻራዊ ጥንታዊ ‘ኒውሮኖች’ መካከል ያሰራጫል፣ እያንዳንዱም በመቶዎች ወይም በሺዎች ከሚቆጠሩ ሌሎች የነርቭ ሴሎች ጋር በ‘ሳይናፕስ’ ይገናኛል።”  

ሌሎች የኒውሮሞርፊክ ኮምፒዩቲንግ ቁልፍ ባህሪያት የሰው አንጎል የነርቭ ሴሎችን የማጣት እና አሁንም መስራት የሚችልበትን አቅም ለመምሰል ያለመ ጥፋት አለመቻቻልን ያጠቃልላል። በአናሎግ ፣ በባህላዊ ኮምፒዩተሮች ውስጥ የአንድ ትራንዚስተር መጥፋት ትክክለኛ አሠራር ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል። ሌላው የታሰበ እና የታለመ የኒውሮሞርፊክ ኮምፒዩቲንግ ጥቅም በፕሮግራም ማዘጋጀት አያስፈልግም; ይህ የመጨረሻው ዓላማ የሰውን አንጎል የመማር፣ ምላሽ የመስጠት እና ምልክቶችን የመላመድ ችሎታን እንደገና መቅረጽ ነው። ስለዚህ በአሁኑ ጊዜ ኒውሮሞርፊክ ኮምፒዩቲንግ ለማሽን መማር እና አርቲፊሻል ኢንተለጀንስ ስራዎች ምርጥ እጩ ነው። 

የኒውሮሞርፊክ ሱፐር ኮምፕዩተር እድገቶች

የቀረው የዚህ መጣጥፍ የኒውሮሞርፊክ ሱፐር ኮምፒዩቲንግ እድገቶች ላይ ይዳስሳል። በተለይም በቅርቡ በአርክሲቭ ላይ የታተመ ምርምር ከአሌክሳንደር ታይት et. አል. ከፕሪንስተን ዩኒቨርሲቲ በሲሊኮን ላይ የተመሰረተ የፎቶኒክ ነርቭ ኔትወርክ ሞዴል ከመደበኛው የኮምፒዩተር አሰራር በ2000 እጥፍ እንደሚበልጥ ያሳያል። ይህ የኒውሮሞርፊክ ፎቶኒክ የኮምፒዩተር መድረክ እጅግ የላቀ የመረጃ ሂደትን ሊያስከትል ይችላል። 

ታይት እና. አል. የሚል ርዕስ ያለው ወረቀት ኒውሮሞርፊክ ሲሊኮን ፎቶኒክስ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮችን ለኮምፒዩተር የፎቶኒክ ብርሃንን መጠቀም ያለውን ጥቅምና ጉዳት መግለፅ ይጀምራል። የወረቀቱ የመጀመሪያ ዋና ነጥቦች ብርሃን ለመረጃ ስርጭት በስፋት ጥቅም ላይ የዋለ ቢሆንም ለመረጃ ለውጥ ማለትም ዲጂታል ኦፕቲካል ኮምፒውቲንግ በተመሳሳይ፣ ለኳንተም ኮምፒዩቲንግ፣ ለዲጂታል ኦፕቲካል ኮምፒዩቲንግ መሰረታዊ አካላዊ ተግዳሮቶች አሉ። ወረቀቱ ከዚህ ቀደም በታቀደው የኒውሮሞርፊክ ፎቶኒክ ኮምፒዩቲንግ መድረክ ዝርዝር ውስጥ ታይት et. አል. ቡድን በ 2014 የታተመ, በሚል ርዕስ ስርጭት እና ክብደት፡- ለሚሰፋ የፎቶኒክ ስፒክ ሂደት የተቀናጀ አውታረ መረብ. አዲሱ ወረቀታቸው የተቀናጀ የፎቶኒክ ነርቭ አውታር የመጀመሪያ የሙከራ ማሳያ ውጤቶችን ይገልጻል። 

በ "ብሮድካስት እና ክብደት" የኮምፒዩተር አርክቴክቸር ውስጥ "አንጓዎች" ልዩ የሆነ "የሞገድ ርዝመት ተሸካሚ" ተመድበዋል ይህም "የሞገድ ርዝመት ክፍፍል ብዜት (WDM)" እና ከዚያም ወደ ሌሎች "አንጓዎች" ይሰራጫል. በዚህ አርክቴክቸር ውስጥ ያሉት "አንጓዎች" በሰው አእምሮ ውስጥ ያለውን የነርቭ ባህሪን ለመምሰል የታሰቡ ናቸው። ከዚያም የ"WDM" ሲግናሎች "ማይክሮሪንግ (ኤምአርአር) ክብደት ባንኮች" በሚሉ ተከታታይ ዋጋ ባላቸው ማጣሪያዎች ይከናወናሉ እና ከዚያም በኤሌክትሪክ ወደ ሚለካው አጠቃላይ የኃይል ማወቂያ እሴት ይጠቃለላሉ። የዚህ የመጨረሻው የኤሌክትሮ ኦፕቲክ ትራንስፎርሜሽን/የሒሳብ ስሌት መስመር-አልባነት በትክክል የነርቭ ተግባራትን ለመኮረጅ የሚያስፈልገው ቀጥተኛ ያልሆነ ነው፣ በኒውሮሞርፊክ መርሆዎች ውስጥ ለማስላት አስፈላጊ ነው። 

በጽሁፉ ውስጥ፣ እነዚህ በሙከራ የተረጋገጡ የኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ትራንስፎርሜሽን ተለዋዋጭ ለውጦች በሂሳብ ከ "2-node ቀጣይ-ጊዜ ተደጋጋሚ የነርቭ አውታረ መረብ" (CTRNN) ሞዴል ጋር ተመሳሳይ መሆናቸውን ተወያይተዋል። እነዚህ የአቅኚዎች ውጤቶች ለ CTRNN ሞዴሎች ጥቅም ላይ የዋሉ የፕሮግራም መሳሪያዎች በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ የኒውሮሞርፊክ መድረኮች ላይ ሊተገበሩ እንደሚችሉ ይጠቁማሉ. ይህ ግኝት የ CTRNN ዘዴን ከኒውሮሞርፊክ ሲሊኮን ፎቶኒክስ ጋር ለማስማማት መንገዱን ይከፍታል። በወረቀታቸው ውስጥ, በ "ስርጭት እና ክብደት" ስነ-ህንፃቸው ላይ እንደዚህ አይነት ሞዴል ማስተካከያ ያደርጋሉ. ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የCTRNN ሞዴል በ49-መስቀለኛ መንገድ አርክቴክቸር የተመሰለው የኒውሮሞርፊክ ኮምፒውቲንግ አርክቴክቸር ክላሲካል ኮምፒውቲንግ ሞዴሎችን በ3 ትዕዛዛት የላቀ ለማድረግ ያስችለዋል።