در یک پیشرفت بزرگ، دانشمندان یک تراشه مبتنی بر آب ایجاد کردند

به گفته تامز هاردور، دانشمندان به سراغ تولید ریزپردازنده‌های یونی رفته‌اند و به طبیعت اشاره کرده‌اند و گفته‌اند که چنین ریزپردازنده‌هایی در مقایسه با پردازنده‌های معمولی مبتنی بر اجزای نیمه‌رسانا از نظر مصرف انرژی بسیار کارآمدتر خواهند بود.

گروهی از محققان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی جان پالسون دانشگاه هاروارد، با همکاری شرکت نوپا DNA Script، یک مدار یونی ساخته اند که از صدها ترانزیستور یونی تشکیل شده است. دانشمندان حتی محاسبات شبکه عصبی را از طریق این تراشه پردازش کرده اند.

در فرآیند تولید پردازنده های یونی، ما از آنچه در مورد سیستم های پردازش محیطی، به ویژه مغز می دانیم، برای ساخت تراشه هایی استفاده می کنیم که برای انجام محاسبات پردازشی به جای الکتریسیته از الکتروشیمی استفاده می کنند. تحقیقات نشان می‌دهد که پردازنده‌های یونی یکی از بخش‌های مهم آینده بشر هستند و بهره‌وری انرژی آن‌ها باعث می‌شود این پردازنده‌ها در سناریوهای خاص بسیار مفید باشند.

فناوری پردازنده یونی در مراحل ابتدایی خود قرار دارد و دانشمندان تاکنون توانسته اند مداری با تنها چند صد ترانزیستور یونی تولید کنند. در حالی که تراشه های معمولی حاوی میلیاردها ترانزیستور هستند. تولید یک زنجیره یونی جدید یک رویداد مهم است. زیرا قبل از ساخت این مدار، ما فقط ترانزیستورهای یونی را به صورت جداگانه دیده بودیم. تحقیقات اخیر راه را برای ساخت پردازنده های قدرتمندتر بر اساس ترانزیستورهای یونی هموار می کند. پردازنده هایی که حاوی هزاران یا حتی میلیون ها ترانزیستور هستند.

تراشه یون در دست

تراشه CMOS (سمت چپ) با آرایه (وسط) از صدها ترانزیستور یونی منفرد (راست)

محققان می گویند مدار یونی را با ضرب تعداد ترانزیستورهای مجزا که توانایی کار با یکدیگر را دارند ایجاد کردند. ترانزیستور یونی تولید شده توسط محققان از محلول آبی از مولکول های کینون تشکیل شده است که به دو الکترود حلقه متحدالمرکز (به رنگ های آبی و قرمز) متصل هستند. الکترود دیسک مرکزی که الکترود سوم است به رنگ زرد قابل مشاهده است.

  افزایش قیمت پیامک به تصویب نمایندگان مجلس رسید

با عبور ولتاژ از ترانزیستور، دو الکترود حلقه متحدالمرکز می توانند به صورت موضعی pH آب را با افزایش یا کاهش تعداد یون های هیدروژن موجود در آن تغییر دهند. این تغییر که در علم الکتروشیمی توضیح داده شده است، به محققان اجازه می دهد تا جریان یونی ترانزیستور را به عنوان یک کلید روشن و خاموش یا به عبارت علمی دروازه برای استفاده در نهایت، این فرآیند به پردازشگر یونی کمک می کند تا داده های باینری را پردازش کند.

مقالات مرتبط:

محققان می گویند در آزمایش اخیر تغییرات طراحی دیگری را در ریزپردازنده خود اعمال کرده اند. آنها ترانزیستورهای یون آنالوگ را در یک آرایه ماتریسی ۱۶×۱۶ قرار دادند. این کار باعث شد که پردازنده Ionic قادر به انجام فرآیندهای ضرب ماتریس باشد، بنابراین قابلیت های آن تا حد زیادی شبیه به قابلیت های شبکه های عصبی معمولی است و ارزش پردازنده Ionic در فرآیندهای هوش مصنوعی در حال افزایش است. فرآیندهای هوش مصنوعی دارای پیش نیازهای بسیار دقیقی در زمینه تعادل انرژی و مصرف انرژی هستند.

اوبین جانگیکی از اعضای دانشکده مهندسی و علوم کاربردی جان پالسون در دانشگاه هاروارد و اولین نویسنده مقاله علمی در مورد پردازنده یونی، می گوید که ضرب ماتریس رایج ترین نوع پردازش در شبکه های عصبی مرتبط با هوش مصنوعی است. او می افزاید: «مدار یونی ما پردازش ضرب ماتریس را در آب به روش آنالوگ بر اساس دستگاه های الکتروشیمیایی انجام می دهد.

مشکل پردازنده های Ionic کندتر بودن آنها نسبت به پردازنده های معمولی است. محققان امیدوارند در آینده به پردازشگرهای یونی کمک کنند تا از واکنش های الکتروشیمیایی بیشتری استفاده کنند. همچنین آنها در تلاش هستند تا سیستم های متشکل از پردازنده Ionic را مدرن تر و پرکاربردتر کنند. افزایش تعداد ترانزیستورها می تواند قدرت پردازش پردازنده ها را نیز افزایش دهد. ووبین ژانگ می گوید که او و اعضای تیمش تاکنون تنها از سه تا چهار نوع یون مانند یون هیدروژن و کینون استفاده کرده اند و قصد دارند در آینده تنوع یون ها را افزایش دهند.

  AMD پیش نمایشی از کارت های گرافیک Radeon RX 7000 را به اشتراک گذاشته است

دیدگاهتان را بنویسید