Kiemelt kép: rawpixel.com
A számítástudomány gyors fejlődése, a fejlődéssel járó miniatürizáció, a Moore-törvény érvényessége körüli viták, az ígéretes kvantumszámítógépes kutatások következtében egyre gyakrabban tesszük fel a kérdést, hogy miből is áll tulajdonképpen egy komputer, illetve milyen kicsi lehet egy, számításokat végző egység.
Ha az információt bemeneteken és kimeneteken keresztül feldolgozó minden eszköz számítógépnek tekinthető, akkor milyen tárgyak képesek elvégezni ezeket a műveleteket, és mi az a határ, amelynél kisebbek már tényleg nem képesek rá? A kérdés azért fontos, mert ne felejtsük el, hogy a tranzisztorok előbb-utóbb elérik a miniatürizáció határát, és ha ez megtörténik, de inkább előtte, létfontosságú, hogy válaszokat kapjunk. Ha sikerrel járunk, és valóban nem lesz már hova kicsinyíteni a komputereket, új számítási paradigmára lesz szükség.
Az atomi szint
A New Orleansi Tulane Egyetem kutatói ebből az alapvetésből kiindulva, a kérdéseket részben megválaszolva, mutatták be, hogy az anyag egyik legfontosabb építőelemei, az atomok számítógépekként működhetnek, és minden bemenet-kimenet esetében optikai adatfeldolgozás történik. Az atomok a számítások végtelen tárhelyeként funkcionálhatnak.
„A számítási kapacitás minden fizikai rendszerre jellemző egyetemes tulajdonság. A paradigmán belül viszont rengeteg keretrendszer létezik arra vonatkozóan, hogy hogyan is végezzünk számításokat” – magyarázza a kutatást vezető Gerard McCaul.
Neuromorfikus chip (Kép: Flickr)
McCaul szerint az egyik legfontosabb keret az agyat, annak különböző régióit szimulálni hivatott neuromorfikus számítógép. A mesterséges intelligencia és a gépi tanulás utóbbi időben tapasztalt látványos fejlődésének következtében jutottunk el addig, hogy ilyen komputerről nemcsak elméleti síkon beszélhetünk. Szintén fontos, hogy az MI és a kapcsolódó trendek elvileg nemlineáris számítógéphez vezethetnek, és az output nem lineárisan arányos az inputtal. Mivel a számítógépes architektúra elég rugalmas ahhoz, hogy megfelelő bemenettel bármilyen kimenet megvalósítható legyen, a nemlineáris komputerben komoly lehetőségek rejlenek. Egyrészt, ha valamilyen számítási eredményt el akarunk érni, tudjuk, hogy mindig létezik az azt megelőlegező, garantáló input, másrészt ez csak lineáris válaszokat adó rendszerrel kivitelezhetetlen.
Fényfeldolgozás
A kutatók egyetlen atomból álló nemlineáris komputerrel szemléltették elképzeléseiket. A bemenő információ közvetlenül a fénybe kódolt, és a kimenő is fény. A számítást azok a szűrők határozzák meg, amelyeken a fény-kimenet áthalad.
Bebizonyosodott, hogy a megközelítés működik, illetve még jobban működik, ha az inputot úgy tervezik, hogy magasabb szintű nem-linearitást vezessen be a rendszerbe. Azaz egyetlen atom méretű számítógép is végezhet számításokat, és a számítások kizárólag optikai feldolgozással is kivitelezhetők.
