دانشمندان تراشه مایع ساختند؛ پردازش با حرکت ذرات در یک قطره مایع

دانشمندان آلمانی موفق شده‌اند نوع جدیدی از رایانه را بسازند که به جای تراشه‌های معمولی، از حرکت ذرات بسیار کوچک درون یک مایع برای پردازش اطلاعات استفاده می‌کند. این سیستم که یک «کامپیوتر مایع» محسوب می‌شود، توانسته برخی وظایف هوش مصنوعی مانند پیش‌بینی الگوهای پیچیده و شناسایی خطاها در داده‌ها را انجام دهد، اما هنوز از نظر سرعت و دقت با فناوری‌های رقیب فاصله دارد.

در این آزمایش، پژوهشگران از 400 ذره بسیار کوچک ساخته‌شده از سیلیکا استفاده کردند که درون یک قطره مایع مخصوص قرار داشتند. این ذرات با کمک یک لیزر کنترل می‌شدند. تابش لیزر باعث گرم شدن بخشی از هر ذره و حرکت آن به سمت یک نقطه مشخص می‌شد، اما به دلیل تأخیر در کنترل حرکت، ذرات کمی از مسیر خود عبور می‌کردند و شروع به حرکت‌های دایره‌ای کوچک می‌کردند.

همین حرکت‌های ظاهراً نامنظم، پایه اصلی محاسبات این سیستم را تشکیل دادند. حرکت هر ذره روی ذرات اطراف خود تأثیر می‌گذاشت و این تعاملات به کامپیوتر اجازه می‌داد الگوهای موجود در داده‌ها را تشخیص دهد.

بر اساس گزارش tomshardware دانشمندان از این سیستم برای پیش‌بینی یک سیگنال به نام Mackey-Glass و همچنین شناسایی ناهنجاری‌ها در داده‌ها استفاده کردند. این رایانه سیال در یکی از آزمایش‌های تشخیص خطا توانست امتیاز F1 برابر با 0.90 کسب کند که نشان می‌دهد عملکرد قابل قبولی داشته است.

کامپیوتر مایعی که کُند است!

با این حال، این فناوری هنوز نمی‌تواند با سامانه‌های مبتنی بر ممریستور رقابت کند. ممریستورها قطعاتی هستند که رفتار آن‌ها شبیه حافظه و پردازنده به‌صورت هم‌زمان است و در برخی کاربردهای هوش مصنوعی عملکرد بسیار بهتری دارند. طبق نتایج این پژوهش، رایانه سیال در آزمایش پیش‌بینی حدود 10 برابر خطای بیشتری داشته است.

یکی از نکات جالب این سیستم، انعطاف‌پذیری آن است. پژوهشگران می‌توانند با تغییر فاصله بین ذرات یا میزان حرکت آن‌ها، نحوه عملکرد سیستم را تنظیم کنند. آزمایش‌ها نشان داده‌اند حتی اگر برخی ذرات از کار بیفتند یا تنها بخشی از ذرات برای دریافت اطلاعات استفاده شوند، سامانه همچنان می‌تواند عملکرد مناسبی داشته باشد.

البته ساخت چنین رایانه‌ای در شرایط فعلی ساده نیست. این سیستم به تجهیزات گران‌قیمتی مانند لیزر دقیق، دوربین‌های میکروسکوپی پیشرفته و رایانه‌ای برای تحلیل خروجی‌ها نیاز دارد. همچنین پژوهشگران هنوز اطلاعات دقیقی درباره مصرف انرژی این روش ارائه نکرده‌اند.

با وجود این محدودیت‌ها، دانشمندان معتقدند رایانه‌های مبتنی بر پدیده‌های فیزیکی می‌توانند در آینده راهی تازه برای پردازش اطلاعات ایجاد کنند. به گفته پژوهشگران، لازم نیست همیشه تمام رفتارهای پیچیده یک سیستم را به‌طور کامل درک کنیم؛ اگر بتوانیم از واکنش‌های قابل اعتماد آن برای انجام محاسبات استفاده کنیم، خود طبیعت می‌تواند بخشی از کار پردازش را انجام دهد.