Zpět na články

Rusové sestrojili čip, který zapomíná. Je jako lidský mozek

Počítače budoucnosti dokážou zapomínat. Budou se samy zbavovat neužitečných informací.

Memristor se podobá mozku. Tím, že zapomíná Memristor se podobá mozku. Tím, že zapomíná, zdroj: Profimedia.cz

Lidský mozek je úžasný biochemický stroj, ale nikdo z nás patrně nemůže říct, že je dokonalý při práci s pamětí.  Kdo z nás si vzpomíná na libovolný den dětství, anebo na cosi z minulého týdne?

Zapomínáme. Jenže právě filtrování méně podstatných informací od těch podstatnějších udržuje mozek efektivní po desítky let.

Nadějný memristor

Výzkumníci z Moskevského fyzikálně-technického institutu pod vedením Vitalije Michejeva vyvinuli novou verzi čipového komponentu, který dovede informace zapomínat. Jinými slovy, vytvořili výkonný "tranzistor" s pamětí – takzvaný memristor.

Memristory popsal již v roce 1971 Leon Chua, tehdy student a nyní profesor katedry elektrotechniky a informatiky (Electrical Engineering and Computer Sciences Department) Kalifornské univerzity v Berkeley. Teprve v tomto desetiletí však jejich vývoj nabral na obrátkách.

Idea je, že memristory – stejně jako spojení uvnitř lidského mozku – si zapamatují užitečné operace. Počítač se tak například spustí během jediné sekundy a s vaším oblíbeným grafickým programem mu půjde práce také rychleji od ruky. K tomu, ho ale musíte naučit zapomínat neužitečné informace.

Dosavadní memristory využívaly jenom jednorázovou cestu vstříc zapomnění – po určité době se memristor navěky rozbil. To sice technicky vzato nemusí být odlišné od situace v našem mozku, jenže v tom vznikají i nové neurony. Naproti tomu v počítačích se tranzistory stále ještě nemnoží.

Ruský memristor však využívá mnohem robustnějšího oxidu hafničitého, který je schopen až 100 miliard změn stavů!

Podobný neurovědní přístup k počítačové architektuře může ale posloužit i k paralelním výpočtům. Také tentokrát platí, že mozek provádí něco podobného – a specifická architektura počítače může podobně zajistit obdobné výsledky.

Vloni například na universitě v Manchesteru spustili počítač SpiNNaker (Spiking Neural Network Architecture), který je pro paralelní výpočty přímo konstruován.

Budoucnost v zapomnění

Ruský memristor, který zapomíná, se veze na stejné myšlenkové vlně. Zní to možná paradoxně, ale obecně by počítač, který umí zapomínat neužitečné informace, mohl být mnohem rychlejší.

Nebavíme se o tom, že počítač vymaže vaše rodinné album jenom kvůli tomu, že jste si ho nikdy neotevřeli (a nikdy ani neotevřete). Zapomínání nepotřebných knihoven a fragmentů dat ale celkově zrychluje systém – my všichni děláme totéž každou noc, když spíme.

A většina z nás dělá totéž i s počítači, když je čas od času přeinstaluje. Kdybychom si pamatovali dětství stejně jasně jako uplynulý týden, měl by mozek s aktuálními operacemi větší problém.

Zjednodušeně řečeno, memristory by tedy mohly přinést budoucnost, v níž bychom přeinstalovávat počítače nemuseli – počítače by se samy naučily mazat nepotřebné datové fragmenty.

Platí samozřejmě, že klíčové je vybalancovat paměť a zapomínání – to ale vyžaduje čas. Potřebujeme počítače, které si pamatují vhodné operace, ale zároveň si promazávají paměť až po určitém čase – nikoliv ihned, a nikoliv až po letech, kdy je paměť zanesená.

Proto jsou nutné praktické výzkumy, které nelze nahradit simulacemi a výpočty.

Jistě, někdo by se mohl zeptat, zda křemík nepůjde do starého železa. Na obzoru jsou i další typy počítačů, které mají vlastní nápady. Křemíkovým čipům jsou podobné i čipy z uhlíkových nanotrubic (CNT), které by mohly provádět to, co činí memristory, energeticky několikanásobně úsporněji.

profimedia-0102988090comp2 Deska počítače s čipem obvody, zdroj: Profimedia.cz

CNT čipy ale nejspíše budou ještě dlouho vyráběny spolu s křemíkovými čipy. Dokonce lze usuzovat na vznik hybridních křemik-uhlíkových čipů, které by mohly dominovat nejméně celou příští generaci.

Googlem vyvíjené kvantové počítače jsou zase vhodné pro úplně jiné typy úkonů než počítače křemíkové i uhlíkové – takže je nenahradí, ale spíš doplní.

Pro memristory nejrůznějšího ražení je každopádně v budoucnu dost místa.

Studie byla publikována v časopise ACS Applied Materials & Interfaces.


diskuze: 0 příspěvků, nových

Zpět na články