Supercomputing ọganihu: iji neuromorphic anya netwọk

N'ime iri afọ ole na ole gara aga, usoro a ma ama na nke ziri ezi, Iwu Moore, nke Gordon Moore nke IBM buru n'amụma na 1965, ji nwayọọ nwayọọ na-aghọ ihe na-adịghị mma nke ịrụ ọrụ kọmputa. Iwu Moore buru amụma na ihe dị ka afọ abụọ ọ bụla ọnụ ọgụgụ transistor na sekit agbakwunyere ga-abụ okpukpu abụọ, na a ga-enwekwu transistor n'otu oghere ahụ, na-eduga n'ịgbakọ gbakọọ ma si otú a na-arụ ọrụ kọmputa. N'April 2005, n'ajụjụ ọnụ, Gordon Moore n'onwe ya kwuru na amụma ya agaghị adịte aka: "N'ihe gbasara nha [nke transistors] ị nwere ike ịhụ na anyị na-abịarute nha nha nke atọm nke bụ ihe mgbochi bụ isi, mana ọ ga-abụ ọgbọ abụọ ma ọ bụ atọ tupu anyị erute ebe ahụ—mana nke ahụ dị anya dịka anyị nweburu ike ịhụ. Anyị nwere afọ 10 ruo 20 ọzọ tupu anyị eruo oke oke. "   

Ọ bụ ezie na iwu Moore ga-adaba na njedebe nwụrụ anwụ, ihe ngosi ndị ọzọ nke ịgbakọ na-ahụ ịrị elu na ntinye. Site na teknụzụ anyị na-eji na ndụ anyị kwa ụbọchị, anyị niile nwere ike ịhụ ka usoro kọmputa na-adịwanye ntakịrị ma na batrị ngwaọrụ na-adịte aka ma na-adịte aka. Usoro ikpeazụ na batrị ka a na-akpọ Iwu Koomey, nke aha ya bụ prọfesọ Mahadum Stanford Jonathan Koomey. Iwu Koomey na-ebu amụma na "... na arụ ọrụ kọmpụta edoziri, ọnụọgụ batrị ị chọrọ ga-ada site na nkeji abụọ kwa afọ na ọkara." Ya mere, ike eletrọnịkị ma ọ bụ ịrụ ọrụ ike nke kọmpụta na-amụba ihe dị ka ọnwa iri na asatọ ọ bụla. Yabụ, ihe omume na mgbanwe ndị a niile na-atụ aka ma na-ekpughe bụ ọdịnihu nke ịgbakọ.

Ọdịnihu nke kọmpụta

Anyị abịala n'oge n'akụkọ ihe mere eme ebe anyị kwesịrị ịkọwapụta mgbakọ na mwepụ dịka usoro na iwu ndị e buru n'amụma ọtụtụ iri afọ gara aga adịghịzi emetụta ya. Ọzọkwa, ka kọmpụta na-aga n'ihu na nano na akpịrịkpa quantum, enwere oke anụ ahụ doro anya na ihe ịma aka ga-abịa. Eleghi anya mbọ kacha ama ama na supercomputing, quantum computing, nwere ihe ịma aka doro anya nke ijikọ ihe nkwekọ nke quantum n'ezie maka mgbakọ myirịta, ya bụ, ịme mgbakọ tupu mezie ihe. Agbanyeghị, n'agbanyeghị ihe ịma aka nke kọmpụta quantum enweela ọganihu dị ukwuu n'ime iri afọ ole na ole gara aga. Mmadụ nwere ike ịhụ ụdị ihe owuwu kọmpụta ọdịnala John von Neumann etinyere na mgbakọ quantum. Mana enwere mpaghara ọzọ amachaghị nke ọma nke ịgbakọ (super) computing, akpọrọ neuromorphic computing nke na-esoghị ụkpụrụ von Neumann ọdịnala. 

Neuromorphic computing bụ onye prọfesọ Caltech Carver Mead lere anya azụ na akwụkwọ seminal ya na 1990. N'ụzọ bụ isi, ụkpụrụ nke mgbako neuromorphic dabere na ụkpụrụ ụkpụrụ omume nke usoro ndu, dị ka ndị chere na ụbụrụ mmadụ ga-eji na mgbako. Achịkọtara ihe dị nkenke dị n'etiti tiori neuromorphic computing tiori na oge gboo von Neumann computing theory n'ime edemede nke Don Monroe dere na Mkpakọrịta maka igwe na-eji kọmputa akwụkwọ akụkọ. Nkwupụta ahụ na-aga dị ka nke a: "N'ime omenala von Neumann architecture, isi mgbagha dị ike (ma ọ bụ ọtụtụ n'otu n'otu) na-arụ ọrụ n'usoro na data ewepụtara na ebe nchekwa. N'ụzọ dị iche, kọmpụta 'neuromorphic' na-ekesa ma mgbakọ na mwepụ n'etiti ọnụ ọgụgụ buru ibu nke 'neurons' nke oge ochie, nke ọ bụla na-ekwurịta okwu na narị narị ma ọ bụ puku kwuru puku neuron ndị ọzọ site na 'synapses'.  

Akụkụ ndị ọzọ dị mkpa nke kọmpụta neuromorphic gụnyere anabataghị mmejọ, nke na-achọ ime ka ụbụrụ mmadụ nwee ike ịkwụsị neurons ma ka nwee ike ịrụ ọrụ. N'otu aka ahụ, na kọmpụta ọdịnala mfu nke otu transistor na-emetụta ọrụ kwesịrị ekwesị. Uru ọzọ a na-atụ anya ya na ebumnuche nke kọmpụta neuromorphic bụ na ọ dịghị mkpa ka emebere ya; Ebumnobi ikpeazụ a bụ ọzọ ime ka ụbụrụ mmadụ nwee ike ịmụta, ịzaghachi na ime mgbanwe na mgbama. Ya mere, mgbakọ neuromorphic bụ ugbu a onye kachasị mma maka mmụta igwe na ọrụ ọgụgụ isi. 

Ọganihu nke neuromorphic supercomputing

Akụkọ ndị ọzọ ga-abanye n'ọganihu nke supercomputing neuromorphic. Kpọmkwem, nnyocha e bipụtara na nso nso a na Arxiv si Alexander Tait et. al. sitere na Mahadum Princeton na-egosi na ụdị netwọọdụ fotonic neural nke dabere na silicon na-egosipụta usoro ịgbakọ oge ochie site na ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ okpukpu 2000. Nke a neuromorphic photonic ikpo okwu nke kọmputa nwere ike iduga na ultrafst ozi nhazi. 

Ndị Tait et. al. akwụkwọ aha ya bụ Neuromorphic Silicon Photonics na-amalite n'ịkọwa uru na ọghọm dị na iji ụdị ọkụ ọkụ fotonic nke radieshon electromagnetic maka mgbakọ. Isi ihe mbụ nke akwụkwọ a bụ na a na-eji ọkụ eme ihe n'ọtụtụ ebe maka mgbasa ozi mana ọ bụghị maka mgbanwe ozi, ya bụ kọmputa anya dijitalụ. N'otu aka ahụ, maka mgbakọ quantum, enwere ihe ịma aka anụ ahụ bụ isi maka mgbako ngwa anya dijitalụ. Akwụkwọ akụkọ ahụ wee banye na nkọwapụta nke usoro ikpo okwu neuromorphic photonic nke a tụrụ anya na mbụ bụ Tait et. al. otu e bipụtara na 2014, isiokwu ya Mgbasa ozi na ịdị arọ: Netwọk agbakwunyere maka nhazi ọkwa spike photonic. Akwụkwọ ọhụrụ ha na-akọwa nsonaazụ nnwale nnwale izizi nke netwọkụ akwara fotonic agbakwunyere. 

N'ime ụlọ ịgbakọ “mgbasa ozi na ịdị arọ”, a na-ekenye “ọnụ” ndị ahụ otu “ebufe ogologo ogologo” nke bụ “wavelength division multiplexed (WDM)” wee gbasaa na “ọnụ ọnụ” ndị ọzọ. "ọnụ ọnụ" ndị dị na ihe owuwu a bụ iji mee ka omume neuron dị na ụbụrụ mmadụ. Mgbe ahụ, a na-ahazi akara “WDM” site na nzacha bara uru na-aga n'ihu nke a na-akpọ “microring (MRR) weight banks” wee chịkọta ya na ọkụ ka ọ bụrụ uru nchọta ike zuru ezu. Ihe na-abụghị linearity nke ikpeazụ a electro-optic mgbanwe / mgbakọ bụ kpọmkwem na-abụghị linearity chọrọ iji na-eṅomi neuron ọrụ, dị mkpa iji gbakọọ n'okpuru neuromorphic ụkpụrụ. 

N'ime akwụkwọ akụkọ ahụ, ha na-atụle na mgbanwe mgbanwe mgbanwe electro-optic a nwapụtara na nnwale bụ mgbakọ na mwepụ na ụdị "2-node na-aga n'ihu na-aga n'ihu na-emegharị ugboro ugboro" (CTRNN). Nsonaazụ ndị ọsụ ụzọ ndị a na-atụ aro na ngwaọrụ mmemme ejirila maka ụdị CTRNN nwere ike tinye ya na nyiwe neuromorphic dabere na silicon. Nchọpụta a na-emepe ụzọ ịmegharị usoro CTRNN na silicon photonics neuromorphic. N'ime akwụkwọ ha, ha na-eme mgbanwe nlere anya dị otú ahụ na nhazi ụlọ "mgbasa ozi na ịdị arọ" ha. Nsonaazụ gosiri na ihe atụ CTRNN emelitere n'ime ihe owuwu ụlọ 49 ha na-enye usoro nhazi kọmputa neuromorphic ka ọ pụta ìhè ụdị ịgbakọ oge gboo site na iwu 3 nke ịdị ukwuu.