Не для кого ни секрет, что эволюция информационных технологий уперлась в технический предел аппаратной реализации. Фактически, сегодня мы наблюдаем завершение развития законна Мура: когда увлечение количества транзисторов в процессорах уперлось в физические возможности материалов. Давайте прикинем: 0,54307 нм - размер решетки кристаллического кремния используемого в производстве микросхем. При текущей архитектуре интегральных схем процессорной техники именно на этот размер и нужно ориентироваться, так теоретически достижимый минимум размер одной ноды 10 пролетов решетки. Не сложно подсчитать, что реальный размер такой ноды может быть равен ~ 5,6 нм. Фактически такая технология уже существует (представлена компанией IBM), однако, ее практическая реализация трудно достижима. Но даже если в обиходе появятся процессоры созданные по такой технологии (что немаловажно по доступной массовому потребителю цене!), то далее развитие технологий по наращиванию вычислительных мощностей (ВМ) пойдет только за счет увеличения числа процессоров… Но даже при активном развитие такой формы параллельных вычислений темпы роста ВМ резко снизятся по соотношению к цене оборудования и его размерами. А между тем, тот же рынок криптовалют требует постоянного наращивания ВМ…
Может показаться, что стоит просто увеличить линейный размеры кристаллов кремния и как следствие увеличить число ядер, но, во-первых, изменение линейных форм-факторов — это все равно изменение аппаратной архитектуры, а во-вторых существует ряд факторов, который делает это просто нецелесообразным: энергопотребление (возрастет в разы); выделение тепла (при существующей компоновке транзисторов на кристалле — такой процессор будет производить огромное количество тепла, при этом не факт, что удастся создать доступную технологию, позволяющую достичь необходимую скорость отвода тепла!); скорость распространения электромагнитных сигналов и т. п. В итоге — это не выход! Немного исправит ситуацию применение новых материалов для изготовления интегральных схем процессора, например, графен, но и это лишь не надолго отсрочит технологический кризис.
Что же делать? Искать совершенно новую архитектуру процессора, принципы работы которого будут основаны на иных физических явления. Да, звучит революционно, но рост ВМ в будущем не за транзисторами! Уже во всю ведутся разработки квантового компьютера, но он пока остается лишь гипотетическим устройством…
А между тем ведя поиск новых путей увлечения ВМ стоит обратить на существующую проблематику кибернетики — искусственный интеллект (ИИ). Почему? Все просто — ведь ИИ обладает по своему определению огромными ВМ. То есть алгоритмизация процессов мышления — это и есть путь к созданию кибернетических технологий будущего. Очевидно, что с практической точки зрения наиболее оптимальным является теория проектирования ИИ на базе нейроподобных сетей. Уже сегодня, во всю применяются нейронные чипы, которые показываю ВМ на уровне 100 гигафлопс. Это показатель в пользу того, что именно нейронные чипы в будущем заменят обычные процессоры. Единственная проблема тут в аппаратной реализации нейроподобных сетей.
Обратимся к идеи создания ИИ и обратим внимание на принципы мышления. Основная разница нашего мозга от компьютера в том, что мы не мыслим тактами! Вспомните из начального курса информатики как работает ваш компьютер: процессор обрабатывает данные, которые содержатся в оперативной памяти (ОП): массиве из емкостных ячеек и на обработку каждой такой ячейки (запись, стирание, считывание) процессор выделяет отдельные циклы, которые принято называть тактами… Именно от сюда и берется такое понятие как тактовая частота процессора. Чем она выше, тем быстрее процессор может оперировать данными.
Но физиологические наблюдения за процессом мышления человека, показывают, что мы мыслим совсем не так! Все данные сохраненные в нашей ОП не подвергаются вычислительному процессу. Они видоизменяются под воздействием внешних факторов напрямую, например от фактов окружающего пространства или наших мыслей. В машинном коде эти мысли занимают разное битное пространство памяти. В человеческом один блок! В таком же блочном виде они сохраняются в статичной памяти. Можем ли мы создать физически рабочий образец этого блока совместимый с ПК? Да можем!
Итак, реализовать такой блок возможно по средствам использования токовой памяти. Причём чтобы понять её динамику достаточно обладать примитивными познаниями в физике электромагнитного поля.
Что же такое токовая память? Фактически — это вариант магниторезистивной памяти, где на проводник с током, служащим накопителем информации, воздействует внешнее электромагнитное поле(ЭМП). За счет внешнего ЭМП изменяются токи в проводнике, тем самым сохраняя биты информации.
Но этот предложенный вариант модели токовой памяти фактически не применим на практике, тем более, главным его недостатком является энергозависимость. Однако речь идет о возможности одновременного совмещения токовой оперативной памяти и нейронной сети в одном устройстве, то есть аппаратной реализации нейроподобных сетей на базе токовой памяти.
Что это даст? Уникальные возможности ВМ. Я предлагаю концепцию такого устройства. Назовем его условно — атомарный нейронный процессор. Это устройство, будучи выполненное в виде совместимого с ЭВМ прибора или элемента интегральной схемы, будет выполнять функции уже готовой аппаратной матрицы нейроподобной сети и токовой оперативной памяти; служащее для обработки внешних сигналов. При тип-размере совместимым с современными печатными элементами электронных схем (условно — 1 мм), такое устройство будет обладать ВМ порядка 0.5*10^18 FLOPS, при возможности обработки информации с 100 входных каналов.
Сейчас существует только сама техническая концепция такого устройства. Дописал статью описывающую само ноу-хау и принцип его действия в качестве предвестника ИИ или его первого варианта. Дело в том, что за годы работы над этим и смежным проектом пришло понимание, что разрабатываемое устройство это далеко не просто новый "вычислитель" - это базовая ячейка СИИ (СИИ в миниатюре). Предположительно к концу лета (2022), я планирую создать образец, демонстрирующий работу использованных в конструкции физико-технических принципов. По результатам создания лабораторного образца, вероятнее всего будет запущен краудфандинг-проект по реализации готового блока совместимого с ПК (аналог существующих процессорных СБИС). Однако, теперь основной вектор будущего НИОКР планируется развернуть в сторону ИИ\СИИ.
Обратная связь
Реклама на сайте
Поиск
