Vědci vymysleli způsob, jak paměti použít pro výpočty a udělat z nich procesory

  • Současná počítačová architektura využívá paměti pouze pro uložení dat, to se ale v budoucnu změní
  • Vědci vymysleli techniku, jak paměti využít jako další procesor pro výpočetní úlohy
  • Technologie opouští binární systém jedniček a nul a využívá nové paměti ReRam

Ať už se jedná o počítače, notebooky, mobilní telefony, routery nebo takřka jakoukoli jinou počítačovou elektroniku, ve všech případech architektura vychází ze stejných kořenů.

Ve všech případech zařízení využívají binárního systému zahrnující pouze jedničky a nuly, které se zpracovávají v procesoru a v rámci paměti pak dochází k ukládání (zápisu) a čtení dat. Paměť je tedy mnohem jednodušší, než procesor a jde o jednoduché úložiště jedniček nul, se kterými se neprovádí žádné složité logické operace. To se ale v budoucnu nejspíše zcela změní.

Paměť jako procesor

Vědci ze singapurské technologické univerzity Nanyang ve spolupráci s univerzitou RWTH Aachen Forschungszentrum Juelich vymysleli technologii, která umožní paměti používat nejen pro ukládání dat, ale také jako výpočetní nástroj, stejně jako zastává procesor nebo třeba grafický čip.

Klepněte pro větší obrázek
Detail vyrobeného prototypu čipu pod elektronovým mikroskopem

Základem technologie je nový druh paměti – ReRAM (Redox-based resistive switching random access memory), která dokáže uchovat data i po odpojení napájení. I když se první paměťové čipy založené na této technologii objevily s klasickou dvojkovou soustavou pracující pouze s jedničkami a nulami, ReRAM umožňuje něco, co klasické paměti nikoli - podobně jako třeba memristorová paměť, může mít několik stavů.

Blíží se konec dvojkové soustavy v čipech?

Vědci tak dokázali vyrobit díky oxidu tantaličnému ReRAM, která používá sedm stavů a využívá trojkovou soustavu zahrnující 0, 1 a 2. V rámci modulární aritmetiky to umožňuje nejen zmenšit potřebný prostor pro jednotlivé paměťové buňky a snížení komplexity výpočtů, ale rovněž to hlavní – použít tyto paměti pro logické operace. Tyto operace probíhají přímo v samotné paměti, což je u klasických dvoustavových pamětí nemožné. Už žádné přesouvání z procesoru a zpět.

Klepněte pro větší obrázek
George Boole, britský matematik, která položil základy informatiky (Zdroj: Wikipedia)

Počet stavů buněk a tedy i logických stavů by neměl být problém do budoucna zvyšovat. V této fázi se totiž jedná spíše jen o inženýrský problém. Takže zatímco staré počítače spoléhaly na dvojkovou soustavu, počítačové systémy budou v budoucnu postavené třeba na sedmičkové soustavě nebo šestatřicítkové soustavě a tak podobně. Záleží jen na tom, jak dokážeme jednotlivé stavy přesně rozeznat pro bezchybné operace. Limit je tedy teoreticky neomezený.

Díky tomu lze vyvinout efektivnější a výkonnější čipy – například pomocí jednoho „tritu“ (trojková soustava) lze totiž uložit stejné množství informací jako to zvládne 1,58496 bitů.

Velká počítačová revoluce

Čipy ReRAM už někteří velcí výrobci jako například Sandisk nebo Panasonic nějakou dobu vyvíjí a jak se zmiňují i samotní inženýři tohoto výzkumu, jedná se o jednu z nejnadějnějších paměťových technologií.

Umožňuje totiž výrobu na úrovni 5 nanometrů a poskytuje dlouhou výdrž buněk s extrémně nízkou odezvu pod úrovní 200 pikosekund. Dle současného stavu výzkumu je formule pro počet stavů a logické soustavy jednoduchá – buňka musí mít dvakrát více stavů, než je potřeba k dané logické soustavě (n-ková soustava vyžaduje 2n stavů). K trojkové soustavě jsou tak zapotřebí buňky s minimálně šesti stavy, které lze přesně řídit.

Takto velká změna v samotném konceptu architektury počítačů a výpočtů dává velkou naději do budoucna, především v otázkách zpracování velkého množství data.

Směrem k dokonalé simulaci

To zahrnuje i simulace reality kolem nás třeba ve virtuální realitě. Ostatně pokud bychom měli perfektně a hlavně efektivně simulovat fyziku a třeba takový elektron, potřebovali bychom kvůli principu neurčitosti pracovat s obrovským množstvím stavů.

Trochu to tak začíná zavánět právě tím, že náš vesmír je „simulací“ a my se rovněž pokoušíme vytvořit další, naší vlastní simulaci, která je však o úroveň níže, než ze které pocházíme my sami.

Ultimátním cílem je tak bezesporu technologie, která by dokázala bez jakékoli konverze a tedy zpomalení simulovat přesně realitu kolem nás. V takovém případě by ale vlastně už nešlo o simulaci, ale upravování samotné reality a přesné řízení hmoty i na té nejmenší úrovni. Je to ale vůbec možné, pokud se nedostaneme „mimo“ naší realitu? Snad se to někdy v budoucnu dozvíme.

Témata článku: Technologie, Věda, Vesmír, Budoucnost, Umělá inteligence, Čipy, Výzkum, Astronomie, Mooreův zákon, Elon, Elektron, Mikroskopy, Nature

22 komentářů

Nejnovější komentáře

  • shadow_warior 9. 1. 2017 8:10:34
    pořádná revoluce bude nram už jen proto že nepoužívá křemík ale uhlík...
  • Jan Kadeřábek 8. 1. 2017 19:22:07
    Jak se na jiném webu doporučují pro autora prémie, tak tady doporučuji...
  • -drb- 8. 1. 2017 17:49:48
    Ten článek je děsivá slátanina. Netušit aspoň matně, co chce autor říct,...
Určitě si přečtěte

Nebuďte jako Emma Watson. Poradíme, jak nepřijít o hanbaté fotky

Nebuďte jako Emma Watson. Poradíme, jak nepřijít o hanbaté fotky

** Pokud už choulostivé snímky vyfotíte, dbejte na jejich zabezpečení ** Útočníci je nejčastěji získají z cloudového úložiště ** Pozor si dejte i na phishing a řádné zabezpečení telefonu

25.  3.  2017 | Stanislav Janů | 54

Špičkoví hackeři útočili na prohlížeče. Chrome odolal, ale Edge je tragédie

Špičkoví hackeři útočili na prohlížeče. Chrome odolal, ale Edge je tragédie

** Do Vancouveru se sjeli hackeři ** Soutěžili v útocích na prohlížeče ** Chrome odolal, ale Edge to projel na celé čáře

22.  3.  2017 | Jakub Čížek | 79

Aktualizační nástroj Microsoftu nabízí přechod na Creators Update. Funguje to! [Aktualizováno: už ne]

Aktualizační nástroj Microsoftu nabízí přechod na Creators Update. Funguje to! [Aktualizováno: už ne]

** Aktualizace Creators Update pro Windows 10 ještě nebyla oficiálně uvolněna ** Už ale existuje způsob, jak jí ze serverů Microsoftu dostat ** Úspěšně jsme to vyzkoušeli

Včera | Jakub Čížek | 68


Aktuální číslo časopisu Computer

První test AMD Ryzen

Velké testy: 22 powerbank a 8 bezdrátových setů

Radíme s koupí Wi-Fi routeru

Inteligentní domy