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迈向概率计算的一步

发布时间:2019-05-15 11:07:21 来源:

由康斯坦茨大学的物理学家Ulrich Nowak教授领导的工作小组与Johannes Gutenberg University Mainz的物理学家团队合作,展示了如何将skyrmions用于未来的计算机概念。

当涉及到进行精确结果的计算时,人类绝对不如计算机。在其他领域,人类仍然领先于它:一个例子是信号处理,它在自动驾驶中起着重要作用。在寻找更接近人类大脑的新计算机概念时,研究主要集中在基于概率的计算上。康斯坦茨大学的物理学家Ulrich Nowak教授与他的团队一起研究如何通过使用所谓的skyrmions(即磁性涡旋式配置)作为位单元来实现未来的这些计算机。与Johannes Gutenberg University Mainz的物理学家合作,研究人员现在已经能够在理论和实验上展示磁涡是如何用于新的计算方法的。结果发表在最新一期的科学期刊上自然纳米技术。

在清醒状态下,人类不断感知周围发生的一切。这种感知产生了大脑持续分析的数据流。例如,如果声音变得越来越响,从某个阈值向上,它可能被识别为物体飞向您的危险。大脑不会对特定的数值做出反应,而是对某些概率发生的信号做出反应。与量子计算机一样,希望未来一代使用skyrmions处理和存储数据流的计算机将提供更高的存储容量,速度和能效。实际上,稳定的磁性skyrmions还具有以下优点:它们可以用随机信号进行计算。

由MathiasKläui教授领导的美因茨工作组成功开发了一种可以形成skyrmions的材料。研究人员还开发了一种利用skyrmions热扩散的方法,这种方法被称为reshuffler,是概率计算所需的组件。Ulrich Nowak的团队能够在模拟中展示观察到的skyrmions确实表现得像粒子一样在平面内随机移动,类似于在有限温度下分布在气体或液体中的原子。

此属性用于重新排列。“我们已经证明了扩散发生的规律,它的长度和时间尺度以及它可以被测量,”Ulrich Nowak说,他总结了康斯坦茨研究人员对这个联合项目的贡献。到目前为止,还没有对此进行定量预测。只有诺瓦克在美因茨的同事们进行的测量结果和在康斯坦茨进行的模拟结果才表明了skyrmion扩散的相关性。由于可以通过电流产生和重新安排skyrmions,因此它们适合作为重新调整的人。

重新调整者理解的是基于概率的计算的一个组件,它自动地对输入数据进行加扰,就像一种混合器一样。重新排列器生成具有相同数量的存储器单元但序列不同的序列。因此,他们的概率保持不变。

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