Перспективы развития технических средств информатизации (ТСИ)

Среди перспектив развития ТСИ отметим следующие. Все современные вычислительные машины строятся на микропроцессорных наборах, основу которых составляют БИС (большие интегральные схемы), СБИС (сверхбольшие интегральные схемы), УБИС (ультрабольшие интегральные схемы).  Такие высокие технологии порождают целый ряд проблем. Микроскопическая толщина линий, сравнимая с диаметром молекул, требует высокой чистоты используемых и напыляемых материалов, применения вакуумных установок и снижения рабочих температур.

Уменьшение линейных размеров микросхем и повышения уровня их интеграции заставляют проектировщиков искать средства борьбы с потребляемой и рассеиваемой мощностью.  При сокращении линейных размеров микросхем в 2 раза их объемы изменяются в 8 раз. Пропорционально этим цифрам должны меняться и значения мощности, в противном случае, схемы будут перегреваться и выходить из строя. Уменьшение питающих напряжение, локальные средства охлаждения микросхем и другие меры не позволяют в целом решить эти проблемы. Аналитики предрекают достижение пределов в производстве микросхем к 2010-2015 гг.

Дальнейший прогресс в повышении производительности может быть обеспечен либо за счет архитектурных решений, либо за счет новых принципов построения и работы микросхем. Альтернативных путей развития не так уж и много.

В настоящее время возможности микроэлектроники еще не исчерпаны, но давление пределов уже ощутимо. Внедрение новых технологий производства микропроцессоров испытывает экономические проблемы. Например, построение нового завода по производству микросхем с 0,13-микронной технологией стоит от 2 до 4 млрд. долларов. Это заставляет искать альтернативные пути построения будущих ЭВМ. Интенсивные поиски идут по многим направлениям. Наиболее перспективные из них:

создание молекулярных и биокомпьютеров (нейрокомпьютеров);разработка квантовых компьютеров;разработка оптических компьютеров.

Во многих странах проводятся опыты по синтезу молекул на основе их стереохимического генетического кода, способных менять ориентацию и реагировать на воздействие током, светом и др. Например, ученые Hewlett – Packard и калифорнийского университета (UCLA) показали принципиальную возможность создания молекулярной памяти ВМ на основе молекул роксана. Продолжаются работы по созданию логических схем, узлов и блоков. По оценкам ученых, подобный компьютер в 100 млрд. раз экономичнее современных микропроцессоров.

В Вайзмановском институте (Израиль) построили компьютер, в основе которого лежат молекулы ДНК (ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота, с помощью которой живые организмы передают друг другу генетическую информацию). ДНК содержится в каждой клетке организма и сконцентрирована в ее ядре. Это компьютер занимает так мало места, что рассмотреть его можно только под микроскопом. Считается, что именно таким биологическим компьютерам принадлежит будущее, потому что миниатюризация традиционных микропроцессоров уже почти достигла предела.

Идея создания нейрокомпьютеров базируется на основе теории перцептрона – искусственной нейронной сети, способной обучаться. Автором идей был Розенблат. Он указал, что структуры, имеющие свойства мозга и нервной системы, позволяют получить целый ряд преимуществ:

параллельность обработки информационных потоков;способность к обучению и настройке;способность к автоматической классификации;более высокую надежность;ассоциативность.

Элементарной базой перспективных нейровычислителей являются нейрочипы. Их производство ведется во многих странах мира, причем большинство из них на сегодня ориентированы на закрытое использование (создание для конкретных специализированных управляющих систем).

Компьютеры, состоящие из нейроподобных элементов, могут искать нужные решения посредством самопрограммирования, на основе соответствия множеств входных и выходных данных. В настоящее время уже созданы и используются программные нейропакеты, которые доказывают возможность построения подобных машин на сверхбольших интегральных схемах.

Принцип работы элементов квантового компьютера основан на способности электрона в атоме иметь различные уровни энергии. Переход электрона с нижнего энергетического уровня на более высокий связан с поглощением кванта электромагнитной энергии – фотона. При излучении фотона осуществляется обратный переход. Посредством этих переходов можно управлять действием электромагнитного поля от атомного или молекулярного генератора. Этим исключаются спонтанные переходы с одного уровня на другой.

Первые квантовые компьютеры выглядели несколько громоздко. Основным строительным блоком квантового компьютера служит qubit – Quantum Bit, который может иметь большое число состояний. Для таких блоков определен логически полный набор элементарных функций. Это позволяет строить сложные устройства. Известны эксперименты по созданию RISK – процессора на RSFQ – логике (Rapid Single Flux Quantum) и проекты создания петафлопных (1000 трлн. операций в секунду) компьютеров.

→

Компания АртБудИнвест установит недорогие заборы, в наличии имеется богатый ассортимент плит, который обеспечивает любую конфигурацию ограждений.