วงจรไฮบริดสามารถเพิ่มพลังการคำนวณของระบบที่อิงความโกลาหลได้

งานวิจัยใหม่จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐนอร์ธแคโรไลนา พบว่าการรวมส่วนประกอบดิจิทัลและแอนะล็อกในวงจรรวมที่ไม่เชิงเส้นและอิงความโกลาหลสามารถปรับปรุงพลังการคำนวณได้โดยช่วยให้สามารถประมวลผลอินพุตจำนวนมากขึ้นได้ วิธีการ "ดีที่สุดทั้งสองโลก" นี้อาจนำไปสู่วงจรที่สามารถทำการคำนวณได้มากขึ้นโดยไม่ต้องเพิ่มขนาดทางกายภาพ

นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์และนักออกแบบกำลังดิ้นรนเพื่อให้ทันกับกฎของมัวร์ ซึ่งระบุว่าจำนวนทรานซิสเตอร์ในวงจรรวมจะเพิ่มขึ้นสองเท่าทุกๆ สองปี เพื่อตอบสนองความต้องการในการประมวลผล พวกเขากำลังเข้าถึงขีดจำกัดของฟิสิกส์อย่างรวดเร็วในแง่ของขนาดทรานซิสเตอร์ ซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะลดขนาดทรานซิสเตอร์ต่อไปเพื่อให้พอดีกับชิปมากขึ้น

อิงความโกลาหลและไม่เชิงเส้น วงจร ได้รับการเสนอเพื่อเป็นแนวทางในการแก้ปัญหา เนื่องจากวงจรเดียวสามารถทำการคำนวณได้หลายอย่าง แทนที่จะเป็นการออกแบบ "หนึ่งวงจร หนึ่งงาน" ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม จำนวนอินพุตที่สามารถประมวลผลในการประมวลผลแบบ Chaos นั้นมีจำกัด เสียงรบกวนรอบข้างซึ่งจะทำให้ความแม่นยำลดลง สิ่งแวดล้อม เสียงรบกวน หมายถึงความผันผวนของสัญญาณแบบสุ่มที่อาจเกิดจากการแปรผันของอุณหภูมิ ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า หรือข้อบกพร่องของเซมิคอนดักเตอร์

“เสียงรบกวนเป็นปัญหาใหญ่มาโดยตลอดในการใช้งานทางวิศวกรรมเกือบทั้งหมด รวมถึงอุปกรณ์คอมพิวเตอร์และการสื่อสาร” Vivek Kohar นักวิชาการวิจัยหลังปริญญาเอกที่ NC State และผู้เขียนรายงานที่อธิบายงานนี้กล่าว “ระบบของเราไม่เป็นเชิงเส้น ดังนั้นเสียงรบกวนอาจเป็นปัญหามากยิ่งขึ้น”

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ นักวิจัยได้สร้างระบบไฮบริดซึ่งใช้บล็อกดิจิทัลของเกต AND และวงจรอะนาล็อกไม่เชิงเส้นเพื่อกระจายการคำนวณระหว่างดิจิทัลและเกต วงจรอนาล็อก. ผลลัพธ์ที่ได้คือการลดเวลาในการคำนวณแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล ซึ่งหมายความว่าสามารถวัดเอาท์พุตได้ในขณะที่ค่าเบี่ยงเบนจากสัญญาณรบกวนยังมีน้อย กล่าวโดยย่อคือ การคำนวณจะดำเนินการอย่างรวดเร็วจนสัญญาณรบกวนไม่มีเวลาส่งผลต่อความแม่นยำ

เพื่อปรับปรุงความแม่นยำให้ดียิ่งขึ้น Kohar และโซลูชันที่เพื่อนร่วมงานเสนอจะจับคู่ระบบหลายระบบเข้าด้วยกัน ข้อต่อนี้ให้ตาข่ายนิรภัยที่ช่วยลดผลกระทบจากการเบี่ยงเบนจากเสียงรบกวนในขั้นตอนสุดท้าย

“คิดถึงการปีนเขา” Kohar กล่าว “นักปีนเขาสามารถปีนทีละคนได้ แต่ถ้าใครพลาด เขา/เธออาจล้มลงได้ซึ่งเป็นอันตรายได้ พวกเขาจึงใช้เชือกผูกเข้าด้วยกัน หากคนหนึ่งล้ม อีกคนก็จะป้องกันการล้ม ระบบของเราก็จะประมาณนี้ โดยทุกระบบจะเชื่อมต่อถึงกันตลอดเวลา

“ระบบได้รับการปรับแต่งในลักษณะที่ในขณะที่ทำการวัดของเรา ระบบ อยู่ที่จุดสูงสุดหรือต่ำสุด - จุดที่ผลกระทบของเสียงรบกวนโดยทั่วไปต่ำและต่ำกว่ามากหากระบบเชื่อมต่อกัน เมื่อพิจารณาตัวอย่างการปีนเขาอีกครั้ง หมายความว่าเราใช้ค่าเฉลี่ยของนักปีนเขาเมื่อพวกเขาอยู่ที่จุดพัก เช่น ยอดเขาหรือในหุบเขา ซึ่งมีระยะห่างระหว่างพวกเขาน้อยที่สุด”

การวิจัยปรากฏอยู่ใน ใช้การตรวจสอบทางกายภาพแล้ว.