12 يناير 2024
(أضواء Nanowerk) بينما تتعامل أجهزتنا الرقمية مع حسابات معقدة بشكل متزايد، يتطلع العلماء إلى الفيزياء للإلهام في نماذج الحوسبة الجديدة. فبدلاً من نقل الإشارات الكهربائية عبر السيليكون مثل المعالجات التقليدية، هناك أسلوب مثير للاهتمام يقوم بتشفير المعلومات في موجات كهرومغناطيسية أو صوتية تنتشر عبر الفضاء. يمكن لأجهزة الكمبيوتر المبنية على الموجات أن تحل المشكلات بسرعات مذهلة، تصل نظريًا إلى سرعة الضوء نفسه. تنتج مثل هذه السرعة القصوى لأن معالجة البيانات تحدث بشكل جوهري داخل وسط الموجة من خلال أنماط التداخل المتعمد. لا توجد بوابات منطقية متتالية تسحب الأداء كما هو الحال في الدوائر الرقمية. تحتوي الأشكال الموجية على بيانات السعة والطور، مما يثري سعة المعلومات مقارنة بالأرقام الثنائية البسيطة التي يتم تشغيلها وإيقافها. وبدون الحاجة إلى تحويلات تناظرية إلى رقمية متكررة، تتجنب أجهزة الكمبيوتر الموجية اختناقًا كبيرًا يحد من تطور بنيات الحوسبة التقليدية. لقد سعى الخبراء إلى بناء أنظمة عملية قائمة على الموجات لسنوات، ولكن التحديات الكامنة حول التعقيد وقابلية التخصيص وقابلية التصنيع أعاقت التقدم. لقد ثبت أن إنشاء أجهزة كمبيوتر عملية تعتمد على الموجات أمر بالغ الصعوبة. تتطلب المفاهيم السابقة خوارزميات تحسين معقدة تؤدي إلى تصميمات غير قابلة للتصنيع. تحتاج الأساليب البديلة المعتمدة على مصفوفات الدوائر القابلة للتكوين إلى أعداد غير عملية من مبدلات الطور ومكبرات الصوت. كانت جميع هذه الإعدادات خاصة بالتطبيقات، وتفتقر إلى المرونة اللازمة لحل المشكلات على نطاق واسع. والآن، حقق علماء من جامعة جنوب شرق الصين تقدمًا كبيرًا في استخدام الأسطح - تقنية ضوئية رئيسية تعد بالتحكم الثوري في الموجات الكهرومغناطيسية. يقوم جهاز الكمبيوتر الرائد الخاص بهم ذو السطح العلوي بإجراء حسابات مصفوفة تناظرية سريعة بشكل فعال من شأنها أن تشل أجهزة الكمبيوتر الرقمية العملاقة الأسرع بكثير.
رسم تخطيطي لمحلل CME القائم على السطح العلوي، والذي يتكون من شبكة نقل ذات 2N منفذ ومقرنات N متماثلة ذات 4 منافذ. (أعيد طبعها بإذن من Wiley-VCH Verlag) (انقر على الصورة للتكبير) أبلغ الفريق عن النتائج التي توصل إليها في المواد الوظيفية المتقدمة ("حل معادلات المصفوفة المعقدة على أساس السطح الحسابي").
تتميز معادلات المصفوفة بشكل بارز عبر العلوم والهندسة، حيث تقوم بنمذجة كل شيء بدءًا من أدوات تحسين التعلم الآلي وحتى محاكاة الميكانيكا الهيكلية. ويتطلب حلها رقميًا قوة حاسوبية كبيرة، مما يحفز الاهتمام الشديد بالبنى التناظرية القائمة على الموجات.
يكمن جوهر حل الأسطح الخارقة الجديد في سطحه الكهرومغناطيسي الحسابي، الذي يضم شبكة مكونة من 1,176 عنصرًا مضبوطًا بدقة تعمل على تعديل سعة وطور الموجات الساقطة. تعمل هذه الوسيلة النانوية الضوئية القابلة لإعادة البرمجة على تحويل إشارات الإدخال إلى بيانات الإخراج المرغوبة، مما يؤدي إلى تضمين الرياضيات فعليًا داخل السطح العلوي.
لتشغيل أداة الحل، يتم تحويل معادلات المصفوفة المعقدة إلى مكونين - مصفوفة معاملات ومتجه ثابت. تؤثر هذه البيانات على الموجات الكهرومغناطيسية التي تدخل منفذي إدخال. ومع انتشار الإشارات عبر منطقة السطح العلوي، فإنها تخضع لحسابات تداخل معقدة عبر انعكاسات متناثرة. تظهر النتيجة النهائية في منافذ الإخراج المشفرة على الموجات الصادرة.
ومن اللافت للنظر أن هذه العملية برمتها تنتهي على الفور تقريبًا حيث تعبر الموجات الإعداد بسرعة قريبة من سرعة الضوء. لا يوجد أي تأخير نظامي للبوابة المنطقية كما هو الحال في المعالجات الرقمية. كما يستهلك الكمبيوتر ذو السطح الخارق طاقة أقل بكثير من نظائره المصنوعة من السيليكون، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف التشغيل.
والأهم من ذلك، أن المبدأ التشغيلي يسمح بحل معادلات المصفوفة المعقدة التعسفية فقط عن طريق تغيير تصميم السطح العلوي وإشارات الإدخال. وبالتالي، تتكيف نفس منصة الأجهزة مع المشكلات المتنوعة دون أي تغييرات أساسية في البنية. تمنح قابلية البرمجة هذه تنوعًا كبيرًا في الاستخدامات كانت تفتقر إليه أجهزة الكمبيوتر الموجية السابقة التي تحتاج إلى تصميمات مخصصة حتى لعمليات الرياضيات الأساسية.
نظرًا لأن ضبط عناصر السطح العلوي الفردية قد أثبت صعوبة حتى الآن، فإن النموذج الأولي الحالي يوضح حلاً غير قابل لإعادة التشكيل للمعادلات الثابتة. ومع ذلك، فإن التقدم السريع في تكنولوجيا الأسطح الفوقية الديناميكية يشير إلى أجهزة كمبيوتر ذات أسطح خارقة محددة برمجيًا بالكامل والتي يقوم الباحثون بإعادة تكوينها عند الطلب. تشير الورقة أيضًا إلى أن التشغيل بترددات أعلى من شأنه أن يقلل الحجم الإجمالي، مما يتيح للأسطح الخارقة الأكبر حجمًا حل حسابات المصفوفات الأكبر.
بالإضافة إلى ذلك، فإن الهندسة المستوية القابلة للتطوير للأسطح الفائقة تجعل توسيع البنية أكثر قابلية للتطبيق من هياكل المواد الأولية ثلاثية الأبعاد السابقة التي تمت تجربتها للحوسبة الموجية. إذا تم تطويرها بقوة، فإن مثل هذه الحلول السريعة لمصفوفة الأسطح الخارجية القابلة لإعادة التشكيل يمكن أن تحول بشكل ملحوظ القطاعات التي تحتاج إلى تحليل عددي ثقيل، بدءًا من التنبؤ بالطقس وحتى أبحاث التحسين.
ينشئ حل الأسطح الخارقة الرائد جسرًا طال انتظاره بين الحوسبة الموجية في الوقت الفعلي وإمكانية البرمجة العملية. في حين أن النموذج الأولي يتعامل مع حجم مصفوفة محدود يبلغ 5 × 5، إلا أن المزيد من العناصر يمكن أن تعداد أبعاد أعلى. في الواقع، فإن الهندسة المستوية القابلة للتطوير للأسطح الخارقة تجعل حل المشكلات الكبيرة قابلاً للتطبيق بشكل أكثر وضوحًا من هياكل المواد الخارقة ثلاثية الأبعاد الضخمة التي تمت تجربتها سابقًا.
وقد قام الباحثون بالتحقق من صحة تصميمهم بشكل شامل من خلال عمليات المحاكاة والقياسات، وحل العديد من معادلات مصفوفة الاختبار بدقة. ومن خلال أربع حالات اختبار محاكاة، أنتج الكمبيوتر الفوقي حلولاً بمعدلات خطأ منخفضة إلى حد معقول تبلغ في المتوسط 21%. أثبتت التجارب التي أجريت على نموذج أولي مُصنّع مدى جدوى الهندسة المعمارية لمصفوفة 3 × 3، ونجحت في حوسبة الحلول لثمانية مشاكل مصفوفة متميزة. من الناحية الكمية، أظهرت هذه الحلول المقاسة خطأ بنسبة أقل من 25% في المتوسط - على قدم المساواة مع المعايير الأولية لمخططات الحوسبة التناظرية الإلكترونية المنافسة. تنبع الأخطاء السائدة من التفاوتات في التصنيع النانوي والتحديات في قراءة بيانات المخرجات بدقة.
وينبغي أن يتحسن كلا العاملين بشكل كبير من خلال الاستفادة من أحدث مرافق التصنيع النانوي الدقيق ومعدات القياس عالية الدقة. ومع مزيد من التحسين، يمكن لأجهزة الكمبيوتر ذات الأسطح الفائقة أن تتفوق على التقنيات الرقمية للمهام المتخصصة التي تحتاج إلى سرعات قصوى.
ومع مزيد من التحسين، يمكن لأجهزة الكمبيوتر السطحية أن تتفوق على المعالجات الرقمية في المهام المتخصصة التي تحتاج إلى سرعات قصوى مثل التصوير الراداري، والنمذجة العلمية، وتحليل البيانات. ومن المثير للاهتمام أن كفاءاتها العالية قد تناسب أيضًا تطبيقات الحوسبة الطرفية منخفضة الطاقة. يضع هذا العمل المذهل أسسًا حيوية لحوسبة الأسطح الفائقة من خلال معالجة الاختناقات السابقة في التعقيد وقابلية التخصيص وقابلية التنفيذ المادي.
By
مايكل
بيرجر
- مايكل مؤلف لثلاثة كتب للجمعية الملكية للكيمياء:
جمعية النانو: دفع حدود التكنولوجيا,
تقنية النانو: المستقبل صغيرو
هندسة النانو: المهارات والأدوات التي تجعل التكنولوجيا غير مرئية
حقوق الطبع والنشر ©
نانويرك ذ
كن مؤلفًا ضيفًا في Spotlight! انضم إلى مجموعتنا الكبيرة والمتنامية من المساهمين الضيوف. هل نشرت للتو ورقة علمية أو لديك تطورات أخرى مثيرة لمشاركتها مع مجتمع تكنولوجيا النانو؟ إليك كيفية النشر على nanowerk.com.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64403.php
- :لديها
- :يكون
- $ UP
- 1
- 10
- 12
- 31
- 32
- 3d
- 7
- 8
- 9
- a
- بدقة
- تحقق
- سمعي
- في
- بنشاط
- يتكيف
- وبالإضافة إلى ذلك
- خوارزميات
- الكل
- يسمح
- تقريبا
- أيضا
- an
- تحليل
- تحليلات
- و
- التطبيقات
- نهج
- اقتراب
- هندسة معمارية
- هي
- حول
- AS
- At
- حاول
- المؤلفة
- المتوسط
- حيث بلغ متوسطها
- تجنب
- على أساس
- الأساسية
- لان
- أقل من
- المعايير
- بيرجر
- موصى عليه
- ما بين
- أكبر
- فارغة
- كُتُب
- على حد سواء
- الاختناقات
- الحدود
- اختراق
- BRIDGE
- واسع
- نساعدك في بناء
- لكن
- by
- CAN
- الطاقة الإنتاجية
- الحالات
- مركز
- التحديات
- التغييرات
- كيمياء
- الصين
- انقر
- تمديد سم
- مجتمع
- مقارنة
- المنافسة
- مجمع
- تعقيد
- مكونات
- تتألف
- تضم
- الحسابية
- الحسابات
- الكمبيوتر
- أجهزة الكمبيوتر
- الحوسبة
- القدرة الحاسوبية
- المفاهيم
- ثابت
- تحتوي على
- مراقبة
- تقليدي
- التحويلات
- تحويلها
- التكاليف
- استطاع
- شل
- بشكل حاسم
- صلب الموضوع
- حالياًّ
- البيانات
- تحليلات البيانات
- معالجة المعلومات
- التاريخ
- التأخير
- طالب
- مطالب
- يوضح
- تصميم
- تصاميم
- مطلوب
- المتقدمة
- التطورات
- الأجهزة
- صعبة
- رقمي
- رقميا
- الأرقام
- الأبعاد
- خامد
- عدة
- مهيمن
- إلى أسفل
- ديناميكي
- حافة
- الحوسبة حافة
- على نحو فعال
- الكفاءات
- ثمانية
- إلكتروني
- عناصر
- تضمين
- يظهر
- تمكين
- المشفرة
- الهندسة
- تكبير
- بشكل هائل
- إثراء
- الدخول
- كامل
- معادلات
- معدات
- مرادف
- خطأ
- أخطاء
- يؤسس
- حتى
- كل شىء
- تطور
- المثيره
- توسيع
- تجارب
- خبرائنا
- أقصى
- مرافق
- حقيقة
- العوامل
- بعيدا
- أسرع
- جدوى
- الميزات
- نهائي
- النتائج
- ثابت
- مرونة
- مرن
- في حالة
- أسس
- أربعة
- تبدأ من
- تماما
- وظيفي
- أساسي
- إضافي
- مستقبل
- بوابة
- البوابات و حواجز اللعب
- علم الهندسة
- دولار فقط واحصل على خصم XNUMX% على جميع
- GIF
- منح
- شبكة
- تجمع
- متزايد
- ضيف
- مقبض
- مقابض
- يحدث
- أجهزة التبخير
- يملك
- ثقيل
- مرتفع
- أعلى
- كيفية
- كيفية
- لكن
- HTTPS
- مطابق
- if
- صورة
- التصوير
- تحسن
- in
- حادث
- على نحو متزايد
- لا يصدق
- فرد
- معلومات
- متأصل
- في البداية
- إدخال
- في الداخل
- إلهام
- على الفور
- مصلحة
- تدخل
- إلى
- معقد
- مثيرة للاهتمام
- في جوهرها
- انها
- نفسها
- الانضمام
- JPG
- م
- القفل
- تفتقر
- كبير
- أكبر
- يضع
- تعلم
- أقل
- الاستفادة من
- يكمن
- ضوء
- مثل
- محدود
- لينكدين:
- منطق
- شعار
- الذي طال انتظاره
- بدا
- منخفض
- آلة
- آلة التعلم
- رائد
- يصنع
- القيام ب
- الرياضيات
- مصفوفة
- مايو..
- قياس
- قياسات
- علم الميكانيكا
- متوسط
- علم القياس
- مايكل
- وسط
- تصميم
- تعديل
- الأكثر من ذلك
- كثيرا
- الاسم
- تكنولوجيا النانو
- قرب
- بحاجة
- الحاجة
- شبكة
- جديد
- لا
- ملاحظة
- الآن
- أرقام
- of
- on
- على الطلب
- طريقة التوسع
- تعمل
- تشغيل
- عمليات
- التحسين
- or
- أخرى
- لنا
- الناتج
- على مدى
- الكلي
- ورق
- نماذج
- أنماط
- أداء
- ينفذ
- إذن
- مرحلة جديدة
- PHP
- مادي
- جسديا
- فيزياء
- الرائد
- المنصة
- أفلاطون
- الذكاء افلاطون البيانات
- أفلاطون داتا
- نقاط
- الموانئ
- قوة
- عملية
- على وجه التحديد
- تنبؤ
- سابق
- سابقا
- مبدأ
- قبل
- المشكلة
- مشاكل
- عملية المعالجة
- معالجة
- المعالجات
- التقدّم
- واعد
- التكاثر
- النموذج
- ثبت
- نشر
- نشرت
- الناشر
- دفع
- رادار
- سريع
- الأجور
- بدلا
- نادي القراءة
- في الوقت الحقيقي
- تحقيق
- تخفيض
- تقليص
- تأملات
- منطقة
- متكرر
- التقارير
- بحث
- الباحثين
- نتيجة
- النتائج
- ثوري
- ملكي
- s
- نفسه
- تحجيم
- مبعثر
- مخططات
- علوم
- علمي
- العلماء
- قطاعات
- الإعداد
- عدة
- مشاركة
- ينبغي
- أظهرت
- إشارات
- هام
- السيليكون
- الاشارات
- محاكاة
- المقاس
- مهارات
- جاليات
- الحلول
- حل
- يحل
- حل
- بحث
- الجنوب الشرقي
- الفضاء
- متخصص
- سرعة
- بسرعة
- ابحث
- دولة من بين الفن
- تنبع
- الهيكلي
- الهياكل
- جوهري
- جوهريا
- بنجاح
- هذه
- بدلة
- أجهزة الكمبيوتر العملاقة
- المساحة
- تجاوز
- أنظمة
- العرقلة
- المهام
- فريق
- تقنيات
- تكنولوجيا
- تجربه بالعربي
- من
- أن
- •
- المستقبل
- المعلومات
- من مشاركة
- منهم
- هناك.
- تشبه
- هم
- ثلاثة
- عبر
- وهكذا
- عنوان
- إلى
- أدوات
- نحو
- تقليدي
- تحول
- التحويلات
- عبور
- اثنان
- خضع
- جامعة
- آخر التحديثات
- URL
- استخدام
- التحقق من صحة
- متفاوتة
- ● السرعة
- التحقق
- طلاقة الحركة
- بواسطة
- قابل للحياة
- حيوي
- موجة
- أمواج
- الطقس
- كان
- التي
- في حين
- مع
- في غضون
- بدون
- للعمل
- سوف
- X
- سنوات
- أسفرت
- العائد
- لصحتك!
- حل متجر العقارات الشامل الخاص بك في جورجيا
- زفيرنت