Вчені слідують природним задумам при розробці іонних мікропроцесорів, які можуть виявитися особливо енергоефективними у порівнянні з традиційними напівпровідниковими процесорами.
Як повідомляється в журналі Advanced Materials, команда дослідників з Гарвардської школи інженерії і прикладних наук імені Джона А. Полсона (SEAS) у співпраці з біотехнологічним стартапом DNA Script розробила іонну схему, що складається з сотень іонних транзисторів. Вони навіть виконали в ній основний процес нейромережевих обчислень – «вологе програмне забезпечення» (Wetware) стає все менш і менш модним словом у науковій фантастиці.
Розробка іонних процесорів має на меті використати досвід біологічних систем обробки інформації – зокрема, мозку – для створення процесорів, які використовують електрохімію замість електрики для виконання обчислень. Дослідження показують, що іонні процесори є ймовірною технологією, яка буде розроблена і масштабована в майбутньому, де їхні енергоефективні конструкції можуть бути цінними для певних сценаріїв розгортання.
Для цієї технології ще рано, оскільки вчені щойно змонтували першу плату, яка фактично містила сотні іонних транзисторів – до цього часу були продемонстровані лише поодинокі іонні транзистори. Таким чином, дослідження прокладає шлях до створення процесорів, які працюватимуть з сотнями, тисячами або навіть мільйонами іонних транзисторів у тандемі.
Іонна схема дослідників була створена шляхом множення кількості окремих іонних транзисторів, які можуть працювати разом. Конструкція іонного транзистора складається з водного розчину молекул хінону, з’єднаних двома концентричними кільцевими електродами (синім і червоним) з третім (жовтим), центральним дисковим електродом, по суті, утворюючи транзисторну конструкцію, схожу на яблуко.
Пропускаючи напругу через транзистор, два концентричні кільцеві електроди здатні локально змінювати рівень рН води, збільшуючи або зменшуючи кількість присутніх в ній іонів водню. Ця зміна, що є досягненням електрохімії, дозволяє використовувати іонний струм транзистора як перемикач увімкнення і вимкнення – відомий як затвор, в транзисторах, про які ми звикли чути. Це управління іонним струмом через зміни рН транзистора розблоковує здатність транзисторів обробляти двійкову інформацію.
Вчені додатково налаштували конструкцію мікропроцесора, розмістивши ці аналогові транзистори (здатні представляти 0 або 1) в матричну решітку 16×16. Це дозволило іонному процесору виконувати завдання матричного множення, наблизивши його до можливостей нейронної мережі та підвищивши його цінність для сценаріїв обробки даних штучного інтелекту (ШІ), які можуть вимагати дуже специфічних вимог до балансу продуктивності/енергоспоживання.
Компроміс полягає в тому, що вони повільніші – але в порівнянні зі світлом, все добре. Тепер дослідники сподіваються продовжувати розвивати свої іонні процесори, дозволяючи їм використовувати більшу кількість електрохімічних реакцій, таких як збільшення типів іонів, якими маніпулюють для обробки інформації. Дослідники все ще можуть запрограмувати додаткові функції у цих системах.
Це, в поєднанні зі збільшенням кількості доступних транзисторів, повинно забезпечити переваги в продуктивності, відкриваючи іонні процесори для різноманітніших завдань і фактичних специфічних або універсальних обчислень.
Ви можете допомогти Україні боротися з російськими окупантами. Найкращий спосіб зробити це – пожертвувати кошти Збройним Силам України через Savelife або через офіційну сторінку НБУ.
Також цікаво: