Ameba obliczeniowa

Japońscy naukowcy opracowali mikroskopijny system obliczeniowy inspirowany jednokomórkowymi amebami. Rozwiązuje on złożone problemy obliczeniowe szybciej (o kilka rzędów wielkości) niż najlepsze dotychczasowe algorytmy, zatem może nie powinniśmy już kojarzyć ameb z głupotą i bezmyślnością?

Może nie rozpędzajmy się nadmiernie. Autorzy publikacji “Nanoarchitektoniczne obliczenia z użyciem inspirowanych amebami elektrycznych zapadek brownowskich”, wzorowali się na sposobie w jaki ameby sięgają nibynóżkami w poszukiwaniu pokarmu. A przynajmniej tak twierdzą. Najciekawsze jednak wydaje się to, że wykorzystali oni fundamentalny problem miniaturyzacji na swoją korzyść.

Współczesne tranzystory są już tak małe, że zbliżają się do punktu, gdzie fluktuacje termiczne - drgania atomów (czyli po prostu temperatura) mogą wpływać na ich działanie. Dlatego naukowcy próbują wykorzystać te fluktuacje by przypominający rozgwiazdę, lub oczywiście amebę, elektroniczny element dokonywał złożonych obliczeń. W szczególności skupili się na problemie spełnialności (SAT problem). Jest on istotny przy optymalizacji procesów i modelowaniu (czyli prawie wszędzie).

Bez wnikania w szczegóły - mówimy tu o problemach obliczeniowych z dziesiątkami lub więcej zmiennych. Ilość możliwych rozwiązań, które trzeba sprawdzić by odkryć najlepsze, jest niewyobrażalna. Klasyczne algorytmy, choć na różne sposoby “ułatwiają sobie” swoje poszukiwania, modyfikują po jednej zmiennej w każdym kroku. Innowacyjność “AmoebaSAT” polega na tym, że przekształca wiele zmiennych jednocześnie. Stąd tak ogromna przewaga w prędkości rozwiązywania problemów. A to niesie za sobą też mniejsze zużycie energii i większą wydajność. Sprawia to też, że im więcej zmiennych (im bardziej złożony problem) tym większa będzie przepaść między obliczeniową amebą a klasycznymi rozwiązaniami.

Ci z Was, którzy interesują się komputerami kwantowymi, pewnie pomyśleli sobie “hej, to brzmi znajomo”. Czas pokaże na ile japoński pomysł się przyjmie, ale byłoby ciekawie, gdyby miniaturowa elektronika, “klasyczna choć w nowym wydaniu” zawładnęła rynkiem. W końcu współczesne komputery kwantowe są w powijakach - wielkie, wymagające chłodzenia do temperatur bliskich absolutnemu zeru, nowego podejścia do programowania oraz podatne na błędy.


Źródła:
Publikacja
Artykuł na Phys.org
Wikipedia o SAT problem
Wikipedia o zapadkach brownowskich