סופּערקאַמפּיוטינג אַדוואַנטידזשיז: ניצן נעוראָמאָרפיק אָפּטיש נעטוואָרקס

אין די לעצטע עטלעכע יאָרצענדלינג, דער אַמאָל באַוווסט און פּינטלעך גאַנג, מאָר ס געזעץ, פּרעדיקטעד דורך Gordon Moore פון יבם אין 1965, איז איצט פּאַמעלעך צו ווערן אַ דיפונקט מאָס פון קאַמפּיוטינג פאָרשטעלונג. מור'ס געזעץ האט פאראויסגעזאגט אז בערך יעדע צוויי יאר וועט די צאל טראנזיסטארן אין אן אינטעגרירטן קרייז פארדאבלירן, אז עס וועלן זיין מער טראנזיסטארן אין דער זעלבער סכום פלאץ, וואס פירט צו פארגרעסערטע קאמיוטאציע און אזוי קאמפיוטער פאָרשטעלונג. אין אפריל 2005, אין אַן אינטערוויו, האָט גאָרדאָן מאָר אַליין געזאָגט אז זיין פּרויעקציע וועט מסתּמא ניט מער זיין סאַסטיינאַבאַל: "אין טערמינען פון גרייס [פון טראַנזיסטערז] איר קענען זען אַז מיר אַפּראָוטשינג די גרייס פון אַטאָמס וואָס איז אַ פונדאַמענטאַל שלאַבאַן, אָבער עס וועט זיין צוויי אָדער דריי דורות איידער מיר באַקומען אַזוי ווייַט - אָבער דאָס איז ווי ווייַט אויס ווי מיר האָבן אלץ געקענט צו זען. מיר האָבן נאָך 10 צו 20 יאָר איידער מיר דערגרייכן אַ פונדאַמענטאַל שיעור. ”   

כאָטש מאָר ס געזעץ איז דומד צו שלאָגן עטלעכע טויט-סוף, אנדערע ינדיקאַטאָרס פון קאַמפּיוטינג זען אַ העכערונג אין אָנווענדלעך. מיט די טעכנאָלאָגיע מיר נוצן אין אונדזער טעגלעך לעבן, מיר אַלע קענען זען די טרענדס פון קאָמפּיוטערס ווערן קלענערער און קלענערער אָבער אויך אַז מיטל באַטעריז זענען בלייַביק מער און מער. דער יענער גאַנג מיט באַטעריז איז גערופֿן Koomey's Law, געהייסן נאָך Stanford University פּראָפעסאָר Jonathan Koomey. Koomey ס געזעץ פּרידיקס אַז "... ביי אַ פאַרפעסטיקט קאַמפּיוטינג מאַסע, די סומע פון ​​​​באַטעריע איר דאַרפֿן וועט פאַלן מיט אַ פאַקטאָר פון צוויי יעדער יאָר און אַ האַלב." דעריבער, עלעקטראָניש מאַכט קאַנסאַמשאַן אָדער ענערגיע עפעקטיווקייַט פון קאָמפּיוטערס איז דאַבלינג וועגן יעדער 18 חדשים. אַזוי, וואָס אַלע די טרענדס און ענדערונגען ווייזן און אַנטדעקן איז די צוקונפֿט פון קאַמפּיוטינג.

די צוקונפֿט פון קאַמפּיוטינג

מיר האָבן קומען צו אַ צייט אין געשיכטע ווו מיר האָבן צו רידיפיין קאַמפּיוטינג ווייַל די טרענדס און געזעצן פּרעדיקטעד עטלעכע דעקאַדעס צוריק זענען ניט מער אָנווענדלעך. אויך, ווי קאַמפּיוטינג פּושיז צו די נאַנאָ און קוואַנטום וואָג, עס זענען קלאָר ווי דער טאָג גשמיות לימיטיישאַנז און טשאַלאַנדזשיז צו באַקומען. טאָמער די מערסט נאָוטאַבאַל פּרווון צו סופּערקאַמפּיוטינג, קוואַנטום קאַמפּיוטינג, האט די קלאָר ווי דער טאָג אַרויסרופן פון באמת כאַרנאַסינג קוואַנטום ענטאַנגלעמענט פֿאַר פּאַראַלעל קאַמפּיוטינג, דאָס איז, פּערפאָרמינג קאַמפּיאַטיישאַנז איידער קוואַנטום דעקאָהערענסע. אָבער, טראָץ די טשאַלאַנדזשיז פון קוואַנטום קאַמפּיוטינג, עס איז געווען פיל פּראָגרעס אין די לעצטע ביסל דעקאַדעס. מען קענען געפֿינען מאָדעלס פון די טראדיציאנעלן John von Neumann קאָמפּיוטער אַרקאַטעקטשער געווענדט צו קוואַנטום קאַמפּיוטינג. אבער עס איז אן אנדער ניט אַזוי באַוווסט מעלוכע פון ​​(סופּער) קאַמפּיוטינג, גערופֿן נעוראָמאָרפיק קאַמפּיוטינג וואָס טוט נישט נאָכפאָלגן די טראדיציאנעלן פון נעומאַן אַרקאַטעקטשער. 

נעוראָמאָרפיק קאַמפּיוטינג איז געווען ענוויזשאַנד דורך קאַלטעק פּראָפעסאָר קאַרווער מעד צוריק אין זיין סעמינאַל פּאַפּיר אין 1990. פונדאַמענטאַללי, די פּרינסאַפּאַלז פון נעוראָמאָרפיק קאַמפּיוטינג זענען באזירט אויף טהעאָריזעד בייאַלאַדזשיקאַל פּרינסאַפּאַלז פון קאַמף, ווי יענע געדאַנק צו זיין יוטאַלייזד דורך די מענטשלעך מאַרך אין קאַמפּיוטינג. א סאַמערייזד דיסטינגקשאַן צווישן נעוראָמאָרפיק קאַמפּיוטינג טעאָריע קעגן קלאַסיש פון נעומאַנן קאַמפּיוטינג טעאָריע איז סאַמערייזד אין אַן אַרטיקל דורך דאָן מאַנראָו אין די פאַרבאַנד פֿאַר קאַמפּיוטינג מאַשינערי זשורנאַל. די דערקלערונג גייט ווי דאָס: "אין דער טראדיציאנעלער פון Neumann אַרקאַטעקטשער, אַ שטאַרק לאָגיק האַרץ (אָדער עטלעכע אין פּאַראַלעל) אַפּערייץ סאַקווענטשאַלי אויף דאַטן באקומען פון זכּרון. אין קאַנטראַסט, 'נעוראָמאָרפיק' קאַמפּיוטינג דיסטריביוץ ביידע קאַמפּיוטינג און זכּרון צווישן אַ ריזיק נומער פון לעפיערעך פּרימיטיוו 'נוראַנז', יעדער קאַמיונאַקייטינג מיט הונדערטער אָדער טויזנטער פון אנדערע נוראַנז דורך 'סינאַפּסעס.  

אנדערע שליסל פֿעיִקייטן פון נעוראָמאָרפיק קאַמפּיוטינג אַרייַננעמען שולד ינטאַלעראַנס, וואָס יימז צו מאָדעל די מענטשלעך מאַרך ס פיייקייט צו פאַרלירן נוראַנז און נאָך קענען צו פונקציאָנירן. אַנאַלאָגאָוסלי, אין טראדיציאנעלן קאַמפּיוטינג די אָנווער פון איין טראַנזיסטאָר אַפעקץ די געהעריק פאַנגקשאַנינג. אן אנדער ענוויזשאַנד און אַימעד מייַלע פון ​​נעוראָמאָרפיק קאַמפּיוטינג איז אַז עס איז ניט דאַרפֿן צו זיין פּראָוגראַמד; די לעצטע ציל איז ווידער מאָדעלינג די פיייקייט פון דעם מענטש מאַרך צו לערנען, ריספּאַנד און אַדאַפּט צו סיגנאַלז. אזוי, נעוראָמאָרפיק קאַמפּיוטינג איז דערווייַל דער בעסטער קאַנדידאַט פֿאַר מאַשין לערנען און קינסטלעך סייכל טאַסקס. 

אַדוואַנסמאַנץ פון נעוראָמאָרפיק סופּערקאַמפּיוטינג

די רעשט פון דעם אַרטיקל וועט דעלוו אין אַדוואַנטידזשיז פון נעוראָמאָרפיק סופּערקאַמפּיוטינג. ספּעציעל, לעצטנס ארויס פאָרשונג אויף די אַרקסיוו פון Alexander Tait et. על. פון פּרינסטאַן אוניווערסיטעט ווייזט אַז אַ סיליציום-באזירט פאָטאָניק נעוראַל נעץ מאָדעל אַוטפּערפאָרמז אַ קאַנווענשאַנאַל קאַמפּיוטינג צוגאַנג מיט קימאַט 2000-פאַרלייגן. דעם נעוראָמאָרפיק פאָטאָניק פּלאַטפאָרמע פון ​​קאַמפּיוטינג קען פירן צו ולטראַפאַסט אינפֿאָרמאַציע פּראַסעסינג. 

די טייט עט. על. פּאַפּיר ענטייטאַלד נעוראָמאָרפיק סיליציום פאָטאָניקס סטאַרץ דיסקרייבינג די פּראָס און קאָנס פון ניצן די פאָטאָניק ליכט פאָרעם פון ילעקטראָומאַגנעטיק ראַדיאַציע פֿאַר קאַמפּיוטינג. די ערשט הויפּט פונקטן פון דער פּאַפּיר זענען אַז ליכט איז וויידלי געניצט פֿאַר אינפֿאָרמאַציע טראַנסמיסיע, אָבער נישט פֿאַר אינפֿאָרמאַציע טראַנספאָרמאַציע, ד"ה דיגיטאַל אָפּטיש קאַמפּיוטינג. סימילאַרלי, צו קוואַנטום קאַמפּיוטינג, עס זענען פונדאַמענטאַל גשמיות טשאַלאַנדזשיז צו דיגיטאַל אָפּטיש קאַמפּיוטינג. דער צייטונג גייט אין די דעטאַילס פון אַ פריער פארגעלייגט נעוראָמאָרפיק פאָטאָניק קאַמפּיוטינג פּלאַטפאָרמע די Tait et. על. מאַנשאַפֿט ארויס אין 2014, ענטייטאַלד בראָדקאַסט און וואָג: אַן ינאַגרייטיד נעץ פֿאַר סקאַלאַבלע פאָטאָניק ספּייק פּראַסעסינג. זייער נייַער פּאַפּיר באשרייבט די רעזולטאַטן פון דער ערשטער יקספּערמענאַל דעמאַנסטריישאַן פון אַ ינאַגרייטיד פאָטאָניק נעוראַל נעץ. 

אין די "בראָדקאַסט און וואָג" קאַמפּיוטינג אַרקאַטעקטשער, די "נאָודז" זענען אַסיינד אַ יינציק "וויייוולענגט טרעגער" וואָס איז "וויייוולענגט דיוויזשאַן מולטיפּלעקסעד (WDM)" און דערנאָך בראָדקאַסט צו אנדערע "נאָודז". די "נאָודז" אין דעם אַרקאַטעקטשער זענען מענט צו סימולירן נעוראָן נאַטור אין דעם מענטש מאַרך. דערנאָך "WDM" סיגנאַלז זענען פּראַסעסט דורך קעסיידערדיק וואַליוד פילטערס גערופֿן "מיקראָרינג (MRR) וואָג באַנקס" און דעמאָלט סאַמד ילעקטריקלי אין אַ געמאסטן גאַנץ מאַכט דיטעקשאַן ווערט. די ניט-לינעאַריטי פון די לעצטע עלעקטראָ-אָפּטיק טראַנספאָרמאַציע / קאַמפּיוטינג איז דווקא די ניט-לינעאַריטי פארלאנגט צו נאָכקרימען נעוראָן פאַנגקשאַנאַליטי, יקערדיק צו קאַמפּיוטינג אונטער נעוראָמאָרפיק פּרינסאַפּאַלז. 

אין דעם פּאַפּיר, זיי דיסקוטירן אַז די יקספּערמענאַלי וועראַפייד עלעקטראָ-אָפּטיק טראַנספאָרמאַציע דינאַמיק איז מאַטאַמאַטיקלי יידעניקאַל צו אַ "2-נאָדע קעסיידערדיק-צייט ריקעראַנט נעוראַל נעץ" (CTRNN) מאָדעל. די פּייאַנירינג רעזולטאַטן פֿאָרשלאָגן אַז פּראָגראַממינג מכשירים וואָס זענען געניצט פֿאַר CTRNN מאָדעלס קען זיין געווענדט צו סיליציום-באזירט נעוראָמאָרפיק פּלאַטפאָרמס. די ופדעקונג אָפּענס דעם וועג צו אַדאַפּט CTRNN מעטאַדאַלאַדזשי צו נעוראָמאָרפיק סיליציום פאָטאָניק. אין זייער פּאַפּיר, זיי טאָן פּונקט אַזאַ אַ מאָדעל אַדאַפּטיישאַן צו זייער "בראָדקאַסט און וואָג" אַרקאַטעקטשער. די רעזולטאַטן ווייַזן אַז די CTRNN מאָדעל סימיאַלייטיד אויף זייער 49-נאָדע אַרקאַטעקטשער גיט די נעוראָמאָרפיק קאַמפּיוטינג אַרקאַטעקטשער צו אַוטפּערפאָרם קלאַסיש קאַמפּיוטינג מאָדעלס מיט 3 אָרדערס פון מאַגנאַטוד.