يمكن للدوائر الهجينة أن تزيد من القوة الحسابية للأنظمة القائمة على الفوضى

وجد بحث جديد من جامعة ولاية كارولينا الشمالية أن الجمع بين المكونات الرقمية والتناظرية في دوائر متكاملة غير خطية قائمة على الفوضى يمكن أن يحسن قوتها الحسابية من خلال تمكين معالجة عدد أكبر من المدخلات. يمكن أن يؤدي نهج "الأفضل في كلا العالمين" هذا إلى إنشاء دوائر يمكنها إجراء المزيد من العمليات الحسابية دون زيادة حجمها المادي.

ويكافح علماء الكمبيوتر والمصممون لمواكبة قانون مور، الذي ينص على أن عدد الترانزستورات في الدائرة المتكاملة سوف يتضاعف كل عامين من أجل تلبية متطلبات المعالجة. إنهم يصلون بسرعة إلى حدود الفيزياء من حيث حجم الترانزستور - ليس من الممكن الاستمرار في تقليص الترانزستورات لتناسب بشكل أكبر على الشريحة.

مبني على الفوضى وغير خطي الدوائر تم اقتراحها كحل للمشكلة، حيث يمكن لدائرة واحدة إجراء حسابات متعددة بدلاً من التصميم الحالي "دائرة واحدة، مهمة واحدة". ومع ذلك، فإن عدد المدخلات التي يمكن معالجتها في الحوسبة القائمة على الفوضى محدود الضوضاء المحيطة، مما يقلل من الدقة. محيط ب ضوضاء يشير إلى تقلبات الإشارة العشوائية التي يمكن أن تنتج عن التغيرات في درجات الحرارة أو تقلبات الجهد أو عيوب أشباه الموصلات.

يقول فيفيك كوهار، باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة نورث كارولاينا والمؤلف الرئيسي لورقة بحثية تصف العمل: "كانت الضوضاء دائمًا مشكلة كبيرة في جميع التطبيقات الهندسية تقريبًا، بما في ذلك أجهزة الحوسبة والاتصالات". "نظامنا غير خطي، وبالتالي يمكن أن تكون الضوضاء أكثر إشكالية."

ولمعالجة هذه المشكلة، أنشأ الباحثون نظامًا هجينًا يستخدم كتلة رقمية من بوابات AND ودائرة تناظرية غير خطية لتوزيع الحساب بين الرقمية والبوابات. الدوائر التناظرية. والنتيجة هي انخفاض هائل في الوقت الحسابي، مما يعني أنه يمكن قياس المخرجات بينما لا تزال الانحرافات المستندة إلى الضوضاء صغيرة. باختصار، يتم إجراء الحسابات بسرعة كبيرة بحيث لا يتوفر للضوضاء الوقت للتأثير على دقتها.

ولزيادة تحسين الدقة، يجمع الحل الذي اقترحه كوهار وزملاؤه بين أنظمة متعددة. يوفر هذا الاقتران شبكة أمان تقلل من تأثير الانحرافات القائمة على الضوضاء في المرحلة النهائية.

يقول كوهار: "فكر في تسلق الجبال". "يمكن للمتسلقين التسلق بشكل فردي ولكن إذا انزلق أحدهم، فقد يتعرض لسقوط خطير. لذلك يستخدمون الحبال لربطهم ببعضهم البعض. إذا انزلق أحدهم، فإن الآخرين سيمنعون سقوطهم. نظامنا يشبه هذا إلى حد ما، حيث تكون جميع الأنظمة متصلة ببعضها البعض طوال الوقت.

"يتم ضبط الأنظمة بطريقة تجعلنا في وقت القياس نظام تكون عند الحد الأقصى أو الحد الأدنى - وهي النقاط التي تكون فيها تأثيرات الضوضاء منخفضة بشكل عام وأقل بكثير إذا كانت الأنظمة مقترنة. وبالنظر إلى مثال تسلق الجبال مرة أخرى، فهذا يعني أننا نأخذ متوسطات المتسلقين عندما يكونون في مواقع الراحة مثل القمة أو في الوادي، حيث تكون المسافات بينهم أصغر.

يظهر البحث في تم تطبيق المراجعة البدنية.