این تراشه اتمی کامپیوتری همانند نورون‌های مغز ما عمل می‌کند

اهمیت:
بی اهمیتکم اهمیتمتوسطمهمخیلی مهم
Loading...

۳۰ آبان ۹۹ ساعت ۱۸:۲۹

محققان موفق به ساخت چیپ فوق‌العاده نازکی با نام تراشه اتمی کامپیوتری شده‌اند که عملکردی همانند نورون‌های مغز انسان دارد. در ادامه با ما همراه باشید.

تراشه اتمی کامپیوتری که به تازگی توسعه یافته، برخلاف چیپ‌های قدیمی مورد استفاده برای پردازش در دستگاه‌های الکترونیکی معمول ما، فوق‌العاده باریک بوده و عملکردی شگفت‌انگیز دارد.

تراشه‌های کامپیوتری معمولی از قسمت‌های مختلف و مجزا برای پردازش اطلاعات و ذخیره داده‌ها استفاده می‌کنند، اما یکی از شگفتی‌هایی که این تراشه جدید به همراه داشته، ترکیب این دو عملکرد مجزا در یک فضای دو بعدی بوده که در نهایت چیپ‌هایی فوق‌العاده کوچک، جم و جور و در عین حال قدرتمند را روی دیوایس‌های مختلف ما سوار خواهد کرد.

اسم چنین فناوری بر اساس آنچه توضیح دادیم، «معماری منطق در حافظه» (logic-in-memory architecture) بوده که عملکردهای منطقی و پردازشی را با فرآیند ذخیره اطلاعات ترکیب می‌کند. چنین سیستمی زمان و انرژی لازم برای رفت و آمد اطلاعات داخل تراشه بین قسمت پردازشگر و ذخیره کننده را از بین برده و هم‌زمان با کاهش انرژی مصرفی چیپ، سرعت عمل آن را بالاتر می‌برد.

البته این اولین باری نبوده که یک تراشه اتمی کامپیوتری ساخته می‌شود، اما جالب است بدانید که پیش از این سابقه نداشته که کل چیپ در سیستمی دو بعدی و با استفاده از موادی به نام دیسولفید مولیبدن (MoS2) پیاده شود. نکته شگفت‌انگیز در مورد MoS2 قطر سه اتمی آن بوده که به عنوان یک نیمه‌رسانا، ماده‌ای ایدئال برای انجام چنین کاری است.

این تراشه اتمی کامپیوتری همانند نورون‌های مغز ما عمل می‌کند

این تراشه اتمی کامپیوتری همانند نورون‌های مغز ما عمل می‌کند

دانشمندان می‌گویند که چنین فناوری بیش از همه می‌تواند در حوزه هوش مصنوعی (AI) و ماشین‌های خودران مفید واقع شود، چرا که قابلیت‌های بسیار سریعی که با پردازش و ذخیره اطلاعات به صورت هم‌زمان عملی می‌شود، تا حدی شبیه به عملکرد نورون‌های مغزی انسان بوده که توانایی‌های منحصر به فردی به ما می‌دهند.

ساخت تراشه اتمی کامپیوتری

آندراس کیس (Andras Kis)، مهندس برق از موسسه تکنولوژی فدرال سویس می‌گوید که قابلیت تراشه‌ها و مدارها برای انجام دو عملکرد مجزا در آن واحد، شباهت زیادی به عملکرد مغز انسان داشته، چرا که نورون‌های ما هم در ذخیره اطلاعات و هم در پردازش داده‌ها دخالت دارند.

کیس می‌گوید که طراحی تیم او چندین مزیت مهم نسبت به سایر طرح‌های مشابه دارد، چرا که هدر رفت انرژی در فرآیند انتقال داده بین حافظه و واحد پردازش را از بین می‌برد. به علاوه، همان‌طور که اشاره شد چنین قابلیتی زمان مورد نیاز برای هرکدام از پردازش‌های کامپیوتری را کاهش داده و همچنین، فضایی مورد نیاز برای کار گذاشتن چیپ را هم کوچک‌تر می‌کند.

فناوری تراشه اتمی کامپیوتری تیم کیس با بهره‌گیری از ترانزیستورهای اثر میدانی گیت شناور (FGFET) که هم‌اکنون در لپ‌تاپ‌ها و تلفن‌های هوشمند کاربرد دارند، ساخته شده است. این ترانزیستورها در حال حاضر برای ذخیره اطلاعات به کار گرفته می‌شوند و نکته جالب در مورد آن‌ها، توانایی ویژه برای نگه داشتن بار الکتریکی برای مدت زمان طولانی است.

از طرف دیگر ماده MoS2 از مدت‌ها پیش به عنوان ترکیب بسیار مناسبی برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی شناخته می‌شود. این ماده به اندازه‌ای حساس بوده که بتوان آن را در کنار ترانزیستورهای FGFET به کار گرفت و از این طریق، چندین عملکرد پردازشی مختلف را در کنار هم در یک مدار قرار داد. چنین قابلیتی باعث می‌شود تا ترانزیستورهای مورد نظر هم به عنوان وسیله‌ای برای ذخیره اطلاعات کاربرد داشته باشند و هم بتوان آن‌ها را برای پردازش اطلاعات برنامه‌ریزی کرد.

از آزمایش تا عمل 

این تراشه اتمی کامپیوتری هنوز در مراحل آزمایشی قرار دارد و همان‌طور که انتظار می‌رود، تا رسیدن آن به دست کاربران در دیوایس‌ها و گجت‌های گوناگون باید زمان زیادی صرف شود. با این وجود تیم کیس منابع مورد نیاز برای تولید انبوه این نوع تراشه‌ها را در اختیار دارند و افزایش مقیاس تولید هم کار چندان دشواری به نظر نمی‌رسد.

در زندگی مدرن انواع مختلف تجهیزاتی که با آن‌ها سر و کار داریم می‌توانند از تراشه‌های مختلف بهره ببرند؛ از دوربین‌های مداربسته گرفته تا چراغ‌های راهنمایی که نه تنها برای ذخیره اطلاعات به چیپ ها احتیاج دارند، بلکه دادن امکان پردازش داده‌ها و تصمیم‌گیری منطقی به آن‌ها می‌تواند زندگی ما را بسیار راحت‌تر کند. حال اگر تراشه‌های مورد نظر مصرف انرژی پایینی هم داشته باشند، نیازی به نگرانی در مورد تامین برق آن‌ها نخواهد بود.

برای درست کردن چنین تراشه اتمی کامپیوتری نه تنها باید دانش فیزیک مورد نیاز برای عملی کردن قابلیت‌های تراشه در دسترس باشد، بلکه به منظور پیاده کردن طرح در دنیای واقعی باید به موادی دسترسی داشته باشیم که قابل اعتماد، در دسترس و در عین حال کارآمد باشند. کار تحقیقاتی تیم کیس هم با ترکیب این دو مولفه مهم، به نوعی از عملکرد مغز انسان الگوبرداری کرده‌اند.

گروه تحقیقاتی کیس در مقاله خود نوشته‌اند که فناوری به کار رفته در تراشه مورد نظر با ترکیب عملکرد منطق و حافظه سرعت پردازش را بالا برده و راه را برای رساندن تراشه‌های دو بعدی به استفاده عمومی باز کرده است. تراشه‌هایی که برای فناوری اینترنت اشیا، یادگیری ماشینی، هوش مصنوعی و انواع و اقسام پردازش‌های کامپیوتری قابل استفاده هستند.

مقاله این تحقیق علمی در ژورنال “Nature” منتشر شده است.

Subscribe
Notify of
0 نظر
Inline Feedbacks
View all comments