سپر ڪمپيوٽنگ ترقي: نيورومورفڪ آپٽيڪل نيٽ ورڪ استعمال ڪندي

گذريل ڪجهه ڏهاڪن ۾، هڪ ڀيرو مشهور ۽ صحيح رجحان، مور جو قانون، جيڪو 1965 ۾ IBM جي گورڊن مور پاران پيش ڪيو ويو هو، هاڻي آهستي آهستي ڪمپيوٽنگ جي ڪارڪردگي جو هڪ ناقص ماپ بڻجي رهيو آهي. مور جي قانون اڳڪٿي ڪئي آهي ته لڳ ڀڳ هر ٻن سالن ۾ هڪ مربوط سرڪٽ ۾ ٽرانزسٽرن جو تعداد ٻيڻو ٿي ويندو، ته ساڳئي مقدار ۾ وڌيڪ ٽرانزسٽر هوندا، جنهن جي ڪري ڳڻپيوڪر ۾ اضافو ٿيندو ۽ اهڙيءَ طرح ڪمپيوٽر جي ڪارڪردگيءَ ۾ اضافو ٿيندو. اپريل 2005 ۾، هڪ انٽرويو ۾، گورڊن مور پاڻ چيو ته سندس پروجئشن شايد وڌيڪ پائيدار نه رهندو: "سائيز جي لحاظ کان [ٽرانزيسٽرز جي] توهان ڏسي سگهو ٿا ته اسان ايٽم جي سائيز جي ويجهو آهيون جيڪا هڪ بنيادي رڪاوٽ آهي، پر اهو آهي. ان کان اڳ ۾ اسان کي ٻه يا ٽي نسل لڳندا، پر اهو ايترو پري آهي جيترو اسان ڪڏهن به ڏسي نه سگهيا آهيون. اسان وٽ 10 کان 20 سال آهن ان کان اڳ جو اسان بنيادي حد تائين پهچي وڃون.   

جيتوڻيڪ مور جي قانون کي برباد ڪيو ويو آهي ڪجهه ختم ٿيڻ جي آخر ۾، ڪمپيوٽنگ جا ٻيا اشارا قابل اطلاق ۾ اضافو ڏسي رهيا آهن. ٽيڪنالاجيءَ سان جيڪا اسان پنهنجي روزاني زندگيءَ ۾ استعمال ڪندا آهيون، اسان سڀ ڏسي سگهون ٿا ته ڪمپيوٽرن جا رجحان ننڍا ۽ ننڍا ٿيندا پيا وڃن پر اهو به ته ڊوائيس جون بيٽريون گهڻي وقت تائين هلنديون رهن ٿيون. بيٽرين سان گڏ پوئين رجحان کي ڪومي جو قانون سڏيو ويندو آهي، جيڪو اسٽينفورڊ يونيورسٽي جي پروفيسر جوناٿن ڪومي جي نالي پٺيان رکيو ويو آهي. ڪومي جو قانون اڳڪٿي ڪري ٿو ته "... هڪ مقرر ڪمپيوٽنگ لوڊ تي، بيٽري جو مقدار جيڪو توهان کي گهربل هوندو هر سال ۽ اڌ جي فيڪٽر جي گهٽتائي سان." تنهن ڪري، ڪمپيوٽرن جي برقي توانائي جو استعمال يا توانائي جي ڪارڪردگي هر 18 مهينن بابت ٻيڻو ٿي رهيو آهي. تنهن ڪري، اهي سڀئي رجحان ۽ تبديليون جيڪي اشارو ڪري رهيا آهن ۽ ظاهر ڪري رهيا آهن ڪمپيوٽنگ جو مستقبل.

ڪمپيوٽنگ جو مستقبل

اسان تاريخ ۾ هڪ وقت اچي چڪا آهيون جتي اسان کي ڪمپيوٽنگ کي نئين سر وضاحت ڪرڻي آهي جيئن ڪيترن ئي ڏهاڪن اڳ پيش ڪيل رجحانات ۽ قانون هاڻي لاڳو نه آهن. انهي سان گڏ، جيئن ڪمپيوٽنگ نانو ۽ ڪوانٽم اسڪيلز ڏانهن ڌڪيندي آهي، اتي واضح جسماني حدون ۽ چيلنجون آهن جيڪي اچڻ لاءِ آهن. شايد سپر ڪمپيوٽنگ ۾ سڀ کان وڌيڪ قابل ذڪر ڪوشش، ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ، ان ۾ واضح چيلنج آهي ته حقيقت ۾ ڪوانٽم entanglement کي متوازي ڪمپيوٽيشن لاءِ استعمال ڪيو وڃي، يعني ڪوانٽم ڊيڪوهرنس کان اڳ ڪمپيوٽيشن کي انجام ڏيڻ. بهرحال، ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ جي چئلينجن جي باوجود گذريل ڪجهه ڏهاڪن ۾ تمام گهڻي ترقي ٿي آهي. ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ تي لاڳو ڪيل روايتي جان وون نيومن ڪمپيوٽر آرڪيٽيڪچر جا ماڊل ڳولي سگهن ٿا. پر (سپر) ڪمپيوٽنگ جو هڪ ٻيو ايترو مشهور علائقو آهي، جنهن کي نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ چيو ويندو آهي، جيڪو روايتي وون نيومن فن تعمير جي پيروي نٿو ڪري. 

نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ جو تصور ڪيليچ جي پروفيسر ڪارور ميڊ واپس 1990 ۾ پنهنجي سيمينل پيپر ۾ ڪيو هو. بنيادي طور تي، نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ جا اصول عمل جي نظرياتي حياتياتي اصولن تي مبني آهن، جهڙوڪ اهي تصور ڪيا ويندا آهن جن کي ڪمپيوٽيشن ۾ انساني دماغ استعمال ڪيو ويندو آهي. ڪلاسيڪل وون نيومن ڪمپيوٽنگ نظريي جي مقابلي ۾ نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ جي نظريي جي وچ ۾ هڪ مختصر فرق ڊان مونرو جي هڪ مضمون ۾ اختصار ڪيو ويو. ڪمپيوٽنگ مشينري لاءِ ايسوسيئيشن جرنل بيان هن طرح آهي: "روايتي وون نيومن جي فن تعمير ۾، هڪ طاقتور منطق ڪور (يا متوازي ۾ ڪيترائي) ترتيب سان هلندي آهي ميموري مان حاصل ڪيل ڊيٽا تي. ان جي ابتڙ، ’نيورومورفڪ‘ ڪمپيوٽنگ ٻنهي حسابن ۽ ياداشتن کي ورهائي ٿو نسبتاً ابتدائي ’نيورونز‘ جي هڪ وڏي تعداد ۾، هر هڪ ’Synapses‘ ذريعي سوين يا هزارين ٻين نيورسن سان رابطو ڪري ٿو.  

نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ جي ٻين اهم خصوصيتن ۾ غلطي جي عدم برداشت شامل آهي، جنهن جو مقصد انساني دماغ جي نيورسن کي وڃائڻ جي صلاحيت ۽ اڃا تائين ڪم ڪرڻ جي قابل آهي. هڪجهڙائي سان، روايتي ڪمپيوٽنگ ۾ هڪ ٽرانزسٽر جو نقصان مناسب ڪم کي متاثر ڪري ٿو. نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ جو هڪ ٻيو تصور ڪيل ۽ مقصد جو فائدو اهو آهي ته پروگرام ٿيڻ جي ڪا ضرورت ناهي. هي آخري مقصد وري انساني دماغ جي سکڻ، جواب ڏيڻ ۽ سگنلن سان موافقت ڪرڻ جي صلاحيت کي ماڊل ڪري رهيو آهي. ان ڪري، نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ هن وقت مشين سکيا ۽ مصنوعي ذهانت جي ڪمن لاءِ بهترين اميدوار آهي. 

نيورومورفڪ سپر ڪمپيوٽنگ جي ترقي

هن آرٽيڪل جو باقي حصو نيورومورفڪ سپر ڪمپيوٽنگ جي واڌاري ۾ شامل ٿيندو. خاص طور تي، اليگزينڊر ٽيٽ ايٽ کان آرڪسيف تي تازو شايع ٿيل تحقيق. ال. پرنسٽن يونيورسٽي مان ظاهر ٿئي ٿو ته هڪ سلڪون تي ٻڌل فوٽوونڪ نيورل نيٽ ورڪ ماڊل تقريبن 2000-گنا جي ڀيٽ ۾ روايتي ڪمپيوٽنگ جي طريقي کي ختم ڪري ٿو. ڪمپيوٽنگ جو هي نيورومورفڪ فوٽوونڪ پليٽ فارم الٽرا فاسٽ انفارميشن پروسيسنگ جي ڪري سگھي ٿو. 

ٽائيٽ وغيره. ال. ڪاغذ جو حقدار Neuromorphic Silicon Photonics ڪمپيوٽنگ لاءِ برقي مقناطيسي تابڪاري جي ڦوٽونڪ لائيٽ فارم کي استعمال ڪرڻ جي فائدن ۽ نقصانن کي بيان ڪرڻ شروع ڪري ٿو. ڪاغذ جا شروعاتي مکيه نقطا هي آهن ته روشني وڏي پيماني تي معلومات جي منتقلي لاءِ استعمال ڪئي وئي آهي پر معلومات جي تبديلي لاءِ نه، يعني ڊجيٽل آپٽيڪل ڪمپيوٽنگ. اهڙي طرح، ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ ۾، ڊجيٽل آپٽيڪل ڪمپيوٽنگ لاءِ بنيادي جسماني چئلينج آهن. پيپر پوءِ اڳئين تجويز ڪيل نيورومورفڪ فوٽوونڪ ڪمپيوٽنگ پليٽ فارم جي تفصيل ۾ وڃي ٿو ٽائيٽ ايٽ. ال. ٽيم 2014 ۾ شايع ٿيل، عنوان براڊڪاسٽ ۽ وزن: اسپيبلبل فوٽوونڪ اسپائڪ پروسيسنگ لاءِ هڪ مربوط نيٽ ورڪ. انهن جو نئون پيپر هڪ مربوط فوٽوونڪ نيورل نيٽ ورڪ جي پهرين تجرباتي مظاهري جا نتيجا بيان ڪري ٿو. 

"براڊ ڪاسٽ ۽ وزن" ڪمپيوٽنگ فن تعمير ۾، "نوڊس" کي هڪ منفرد "واول لينٿ ڪيريئر" مقرر ڪيو ويو آهي جيڪو "واول لينٿ ڊويزن ملٽي پلڪسڊ (WDM)" آهي ۽ پوءِ ٻين "نوڊس" ڏانهن نشر ڪيو ويندو آهي. هن فن تعمير ۾ "نوڊس" جو مقصد انساني دماغ ۾ نيورون جي رويي کي تخليق ڪرڻ آهي. پوءِ ”WDM“ سگنلز تي عمل ڪيو وڃي ٿو لڳاتار قيمتي فلٽرن ذريعي جنهن کي ”مائڪرونگ (MRR) ويٽ بئنڪ“ سڏيو وڃي ٿو ۽ پوءِ بجليءَ کي مجموعي طور تي ماپيل ڪل پاور ڳولڻ جي قيمت ۾ سمايو وڃي ٿو. هن آخري اليڪٽررو-آپٽڪ ٽرانسفارميشن/ڪمپيوٽيشن جي غير لڪيريت خاص طور تي غير لڪيريت آهي جيڪا نيورون ڪارڪردگي کي نقل ڪرڻ جي ضرورت آهي، نيورومورفڪ اصولن جي تحت ڪمپيوٽنگ لاءِ ضروري آهي. 

ڪاغذ ۾، اهي بحث ڪن ٿا ته اهي تجرباتي طور تي تصديق ٿيل اليڪٽررو-آپٽڪ ٽرانسفارميشن ڊينامڪس رياضياتي طور تي هڪجهڙائي آهن "2-node مسلسل-وقت بار بار نيورل نيٽ ورڪ" (CTRNN) ماڊل. اهي اهم نتيجا پيش ڪن ٿا ته پروگرامنگ اوزار جيڪي CTRNN ماڊلز لاءِ استعمال ڪيا ويا آهن سلڪون تي ٻڌل نيورومورفڪ پليٽ فارمن تي لاڳو ٿي سگهن ٿا. هي دريافت نيورومورفڪ سلڪون فوٽوونڪس کي CTRNN طريقي سان ترتيب ڏيڻ جو رستو کولي ٿو. انهن جي پيپر ۾، اهي صرف اهڙي نموني ٺاهيندا آهن انهن جي "نشر ۽ وزن" فن تعمير تي. نتيجن مان ظاهر ٿئي ٿو ته CTRNN ماڊل انهن جي 49-نوڊ آرڪيٽيڪچر تي ٺهيل آهي نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ فن تعمير کي ڪلاسيڪل ڪمپيوٽنگ ماڊل کي 3 آرڊر جي شدت سان بهتر ڪرڻ لاءِ.