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

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.

Diskuze (22) Další článek: Děti už nemusí ven, na tříkolce se projedou i doma. Navíc si u toho zahrají hry

Témata článku: Věda, Vesmír, Budoucnost, Technologie, Umělá inteligence, Výzkum, Čipy, Astronomie, Paměti, Mooreův zákon, Univerzální čip, Elektronový mikroskop, Nanya, Elektron, Jednotlivá buňka, Proces, Ultimátní cíl, Způsob, Logický stav, NIC, Velký čip, Vědec, Paměťová buňka, Velká trojka, Počítačová simulace


Určitě si přečtěte

Sonda Dawn prolétá jen 35 km od trpasličí planety Ceres a posílá úchvatné fotografie!

Sonda Dawn prolétá jen 35 km od trpasličí planety Ceres a posílá úchvatné fotografie!

** Sonda Dawn zkoumá trpasličí planetu Ceres od března 2015 ** Sonda nyní přešla na novou dráhu, nejblíže se dostává k povrchu na vzdálenost jen 35 km ** Ceres je největší planetkou hlavního pásu mezi Marsem a Jupiterem

Petr Kubala | 4

Jak funguje největší akumulátor v Česku: podívejte se do elektrárny Dlouhé Stráně

Jak funguje největší akumulátor v Česku: podívejte se do elektrárny Dlouhé Stráně

** Přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé stráně je obdivuhodné technické dílo ** Stejná turbína vyrábí elektřinu i tlačí vodu zpět do horního jezera ** Strojovna elektrárny je zabudována v podzemí

David Polesný | 27

Jak zrychlit a vylepšit domácí Wi-Fi

Jak zrychlit a vylepšit domácí Wi-Fi

** Máte pomalou Wi-Fi? ** Nedosáhne na zahradu nebo na záchod? ** Zopakujeme si základní pravidla optimalizace

David Polesný, Jakub Čížek | 18

Sex a rozmnožování při mezihvězdné cestě: Kolik lidí je potřeba pro let k Proximě Centauri?

Sex a rozmnožování při mezihvězdné cestě: Kolik lidí je potřeba pro let k Proximě Centauri?

** Vědci spočítali, jak velká by musela být posádka pro vícegenerační let k nejbližší hvězdné soustavě ** Proxima Centauri se nachází 4,3 světelných let od nás ** Za současných technologií bychom k ní letěli 6300 let

Petr Kubala | 58

Apple dal do MacBooku procesor Core i9 a 4TB SSD. Ani se neptejte, co za to chce...

Apple dal do MacBooku procesor Core i9 a 4TB SSD. Ani se neptejte, co za to chce...

** Apple aktualizoval notebooky MacBook Pro, dostaly nový hardware ** Těšit se můžete na nové procesory a větší paměť ** Cena nejvybavenějšího modelu překročí 200 tisíc korun

Martin Miksa | 99


Aktuální číslo časopisu Computer

Jak mobily určují svoji polohu?

Velký test notebooků pro studenty

Nejlepší reproduktory na párty

Služby a aplikace pro výuku angličtiny