این تراشه اتمی کامپیوتری همانند نورونهای مغز ما عمل میکند
به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان تراشه اتمی کامپیوتری که بهتازگی توسعهیافته، برخلاف چیپهای قدیمی مورداستفاده 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 دوبعدی بوده که درنهایت چیپهایی فوقالعاده کوچک، جم و جور و درعینحال 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 رفتوآمد 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 پیشازاین سابقه نداشته که کل چیپ در سیستمی دوبعدی و با استفاده از موادی به نام دیسولفید مولیبدن (MoS2) پیاده شود. نکته شگفتانگیز در مورد MoS2 قطر سه اتمی آن بوده که بهعنوان یک نیمهرسانا، مادهای ایدئال برای انجام چنین کاری است.
دانشمندان میگویند که چنین فناوری بیش از همه میتواند در حوزه هوش مصنوعی (AI) و ماشینهای خودران مفید واقع شود، چراکه قابلیتهای بسیار سریعی که با پردازش و ذخیره اطلاعات بهصورت همزمان عملی میشود، تا حدی شبیه به عملکرد نورونهای مغزی انسان بوده که تواناییهای منحصربهفردی 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 درآنواحد، شباهت زیادی به عملکرد مغز انسان داشته، چراکه 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، چراکه هدر رفت انرژی در فرآیند انتقال داده بین حافظه و واحد پردازش را از بین میبرد. بهعلاوه، همانطور که اشاره شد چنین قابلیتی زمان موردنیاز برای هرکدام از پردازشهای کامپیوتری را کاهش داده و همچنین، فضایی موردنیاز 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، ساختهشده است. این ترانزیستورها در حال حاضر برای ذخیره اطلاعات به کار گرفته میشوند و نکته جالب در مورد آنها، توانایی ویژه برای نگهداشتن بار الکتریکی برای مدتزمان طولانی است.
از طرف دیگر ماده MoS2 از مدتها پیش بهعنوان ترکیب بسیار مناسبی برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی شناخته میشود. این ماده بهاندازهای 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 قرارداد. چنین قابلیتی باعث میشود تا ترانزیستورهای موردنظر هم بهعنوان 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. بااینوجود تیم کیس منابع موردنیاز برای تولید انبوه این نوع تراشهها را در اختیاردارند و افزایش مقیاس تولید هم کار چندان دشواری به نظر نمیرسد.
در زندگی مدرن انواع مختلف تجهیزاتی که با آنها سروکار داریم میتوانند از تراشههای مختلف بهره ببرند؛ از دوربینهای مداربسته گرفته تا چراغهای راهنمایی که نهتنها 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 موردنظر مصرف انرژی پایینی هم داشته باشند، نیازی به نگرانی در مورد تأمین برق آنها نخواهد بود.
برای درست کردن چنین تراشه اتمی کامپیوتری نهتنها باید دانش فیزیک موردنیاز برای عملی کردن قابلیتهای تراشه در دسترس باشد، بلکه بهمنظور پیاده کردن طرح در دنیای واقعی باید به موادی دسترسی داشته باشیم که قابلاعتماد، در دسترس و درعینحال کارآمد باشند. کار تحقیقاتی تیم کیس هم با ترکیب این دو مؤلفه مهم، بهنوعی از عملکرد مغز انسان الگوبرداری کردهاند.
گروه تحقیقاتی کیس در مقاله خود نوشتهاند که فناوری بهکاررفته در تراشه موردنظر با ترکیب عملکرد منطق و حافظه سرعت پردازش را بالابرده و راه را برای رساندن تراشههای دوبعدی به استفاده عمومی بازکرده است. تراشههایی که برای فناوری اینترنت اشیا، یادگیری ماشینی، هوش مصنوعی و انواع و اقسام پردازشهای کامپیوتری قابلاستفاده هستند.
