رایانه‌ای پیشنهاد شده که با بهره‌گیری از ارتباطات ابررسانایی توسط نور قادر است عملیات بیشتری نسبت به مغز انسان را به انجام رساند، درحالی‌که انرژی کمتری مصرف می‌کند.

مغز انسان یک پرداز‌ش‌گر بسیار کارآمد است که انرژی کمتری از یک لامپ نوری را مصرف می‌کند تا کادریلیونها عملیات را به انجام برساند.Sunway TaihuLight ، سریع‌ترین رایانه‌ی ابررسانای جهان در چین قادر است تا چند برابر مغز، محاسبات بیشتری را انجام دهد ولی با صرف انرژی ۸۰۰۰۰۰ برابر. دانش‌مندانی از موسسه‌ی ملی استاندارد و فناوری کلرودا سیستم رایانه‌ای جدیدی را پیشنهاد داده‌اند که از معماری طبیعی مغز تقلید می‌کند؛ در این سیستم از قطعات ابررسانایی استفاده شده که با استفاده از نور باهم ارتباط دارند. محاسبات این تیم پیشنهاد می‌دهد که سیستم آن‌ها می‌تواند با انرژی کمتر و انجام محاسبات بیشتری نسبت به مغز انسان عمل کند.

در بسیاری از رایانه‌ها، هر مولفه‌ی نیم‌رسانا با چند مولفه‌‌ی دیگر اندرکنش دارد. اما اگر (همچون مغز) هر مولفه به هزاران مولفه‌ی دیگر متصل شود، معماری و ساختار مدار سریعاً آشوب‌ناک خواهد شد. جفری شین‌لاین (Jeffrey Shainline ) و همکارانش پیشنهاد داده‌اند که بجای الکترون‌ها، فوتون‌ها می‌توانند به عنوان حاملان اطلاعات عمل کرده و این مشکل را از سر راه بردارند. فوتون‌ها به عناصر چندگانه این اجازه را می‌دهند تا بدون نیاز به اتصالات سیمی باهم دیگر در ارتباط باشند.

عصب‌های مصنوعی که این تیم پژوهشی آن‌ها را پیشنهاد داده‌اند از یک ابررسانا تشکیل شده که به یک ال‌ای‌دی متصل است. این دو مولفه به ترتیب به عنوان آشکارساز سیگنال و فرستنده‌ی سیگنال عمل می‌کنند. در غیاب فوتون‌های واردشده، ال‌ای‌دی خاموش بوده و عصب غیرفعال است. وقتی ابررسانا فوتون‌ها را جذب می‌کند، دمایش بالا رفته و یک گذار از فاز ابررسانا به فلز کلید زده می‌شود. این رویداد سبب می‌شود تا جریان در ال‌ای‌دی تغییر کرده و آن را به حالت روشن سوئیچ‌ کرده و عصب را فعال سازد. چون این گذار نیازمند جذب فوتون‌های چندگانه است، این مدار قادر است عصب‌های واقعی را تقلید کند. «آتش» زمانی به راه می‌افتد که سیگنال ورودی بالاتر از یک سیگنال آستانه باشد. سپس موج‌برهای شاخه‌دار، فوتون‌های گسیل‌شده را به هزاران عصب ابررسانای دیگر می‌فرستند. بر اساس محاسبات این تیم چنان سیستمی می‌تواند ده برابر عملیات بیشتری را از مغز انسان انجام داده و تنها به ۲۰ وات انرژی نیاز داشته باشد.

این پژوهش در مجله‌ی فیزیکال ریویو اپلاید انتشار یافته است.           

منبع: