Компьютерра, 2009 № 14 (778) - [9]

Ученые долго не могли понять, как очень слабые колебания вытянутое™ земной орбиты с периодом в сто тысяч лет приводят к ледниковым периодам. Все объяснил стохастический резонанс с сезонными и прочими колебаниями земного климата, которые на таких временных масштабах можно считать случайным шумом. Именно шум провоцировал переключения между двумя устойчивыми состояниями теплого климата и оледенения. Позже похожие явления обнаружили и описали во многих других нелинейных системах — от кольцевых лазеров и туннельных диодов до химических реакций, нейронных сетей и социальных моделей.

Детерминированный хаос стал популярен полвека назад, после того как он помог метеорологу Лоренцу объяснить, почему предсказать погоду дольше, чем на несколько дней вперед, принципиально невозможно. Дело в том, что даже простейшие уравнения, описывающие поведение атмосферы, оказались так чувствительны к

ге с двумя глубокими колеями на дне. Периодический сигнал так слаб, что способен слегка раскачивать мячик в колее, но не может перебросить его в соседнюю. Но если к сигналу мы добавим случайные пинки, то мячик сможет иногда перепрыгивать из колеи в колею. А если свойства колеи и пинков таковы, что в среднем эти перескоки будут происходить на частоте сигнала, то наступит резонанс, и мячик почти всегда будет скакать туда-сюда. А если пинки будут слишком сильными, мячик начнет прыгать по всему оврагу, и сигнал опять потеряется. Так случайный шум (но лишь подходящей амплитуды) может сильно увеличить амплитуду сигнала.

Идея использовать стохастический резонанс в цифровых электронных схемах давно витает в воздухе. Ведь чем меньше размеры транзисторов в чипе и слабее в них ток, тем сильнее сказывается принципиально неустранимый шум от тепловых колебаний атомов, дробовый шум электронов и прочие виды шумов. Инженерам становится все труднее надежно удерживать заданное напряжение логических состояний чипа. И вполне естественно попытаться как-то использовать эти неустранимые шумы для пользы дела.

двух цифровых сигналов. Они складываются друг с другом и со случайным шумом. Оказалось, что при подходящем уровне шума в системе возникает стохастический резонанс, и она ведет себя как логический вентиль NOR (НЕ-ИЛИ) или NAND (НЕ-И). А из таких вентилей можно собрать любую логическую схему. Больше того, управляя смещением, легко переключаться между NOR и NAND, то есть на лету менять архитектуру процессора.

Несмотря на шум, вероятность безошибочного переключения вентиля близка к единице. Кроме того, у стохастического резонанса с прямоугольными импульсами на входе есть целое плато оптимального уровня шума. То есть вентили будут надежно работать, даже если шум увеличится, например, из-за нагрева процессора. По оценкам, уровень шума, оптимальный для такой гибкой логики, сопоставим с шумом транзисторов в чипах следующих поколений. А поскольку для переключения частично используется энергия самого шума, такие чипы должны быстро работать и слабо греться. То есть перспективы, по мнению авторов и некоторых специалистов, открываются самые радужные… ¦

ИНТЕРАКТИВ

окно диалога

Владислав Бирюков А вы смотрели по сторонам ?

ОТ МГУ ДО ШЕРЕМЕТЬЕВО С ПАТРИКОМ ГЕЛСИНГЕРОМ

В конце зимы в Москву всего на день прилетел человек, которого многие считают лучшим спикером в компании Intel. За этот день он успел провести переговоры с шефом «Роснано» Анатолием Чубайсом и ректором МГУ Виктором Садовничим, а еще дать интервью «Компьютерре». Прямо в машине, по дороге от главного здания Университета в Шереметьево. Теперь я жалею, что не спросил Патрика Гелсингера о самом важном — когда он успевает спать?

Вопрос, между прочим, не праздный. Мы впятером сидели в тесненьком минивэне (отнюдь не представительского класса), и сопровождавший Патрика менеджер каждые две минуты пристраивался сопеть на моем плече (до следующего ухаба Ленинградки). Не то чтобы я ему как-то особенно приглянулся, просто у человека не было выбора. После ночного перелета и целого дня беготни кто угодно отключится. Только не Гелсингер. Патрик не просто отрабатывал очередное, стотысячное интервью — у него горели глаза, было видно, что ему интересно то, о чем он рассказывает. А если еще вспомнить, что этот человек, занимающий один из высших постов в пирамиде руководства многомиллиардной корпорацией, ко всему прочему отец четверых детей, старейшина местной религиозной общины и писатель1

— становится как-то не по себе от собственного несовершенства.

ОчемвытолькочтобеседовалисСадовничим?

— Мы подписали с МГУ соглашение о намерениях. Оно, в частности, предусматривает создание полупетафлопсной машины, которая должна войти в первую десятку списка Тор5002. А вообще, соглашение подразумевает сотрудничество МГУ и Intel по многим направлениям, в том числе химии, математике, компьютерной графике, нанотехнологиям, образовательным и научным программам…

Этотсуперкомпьютербудетработатьна интеловскихчипах?

— Не обязательно. Конкурс будет открытым, в нем смогут участвовать различные компании, но исходя из реалий суперкомпьютерной отрасли, я настроен оптимистично.