Znanstvenici iz Hrvatskog centra izvrsnosti za napredne materijale i senzore predstavili su pet novih ili modificiranih sklopova namijenjenih izgradnji univerzalnog računala, temeljenog na Random Pulse Computing (RPC) paradigmi.
Računala igraju važnu ulogu u mnogim aspektima naše svakodnevice. Digitalna računala su najčešće korištena, dok su kvantna računala dobro poznata javnosti. Međutim, najmanje poznata računala su takozvana Stohastička pulsna računala.
Rad tih potonjih računala temelji se na vrlo paralelnim logičkim operacijama između nizova električnih impulsa, gdje se impulsi javljaju u nasumično vrijeme, kao u neuronima, živčanim stanicama u mozgu čovjeka i sisavaca.
Glavna motivacija za rastući interes za istraživanjem RPC računala tijekom posljednjeg desetljeća jest nada da bi ona mogla brže i s manje potrošnje energije riješiti zadatake, koje živa bića s lakoćom inače rješavaju, no koji teški za digitalna računala, poput primjerice trenutnih odgovora na podražaje, prepoznavanja obrazaca, otpornosti na pogreške i oštećenja u sustavu, učenja i autonomije.
U nedavnoj studiji objavljenoj u znanstvenom časopisu Scientific Reports, Znanstvenici iz Hrvatskog centra izvrsnosti za napredne materijale i senzore, dr. Mario Stipčević s Instituta Ruđer Bošković (IRB) i Mateja Batelić, studentica Prirodoslovno-matematičkog fakulteta (PMF) Sveučilišta u Zagrebu, opisuju nove ili poboljšane verzije RPC sklopova, koji po prvi put koriste kvantnu slučajnost, ali i idu značajan korak dalje te postavljaju prve temelje za teoriju RPC sklopova.
Naime, dok se sklopovi za obradu informacija u digitalnom računalu mogu sastaviti iz logičkih sklopova kao građevnih blokova temeljenih na poznatoj Booleovoj teoriji, slična teorija za RPC sklopove još ne postoji. Stoga je sinteza sklopova za RPC ograničena na pokušaje i pogreške, kroz eksperimentiranja ili simulacije.
Središnji dio našeg rada je formulacija i dokaz takozvanog entropijskog proračunskog teorema, kojim se lako može provjeriti može li se određena matematička (ili logička) operacija izvesti ili “izračunati” bilo kojim fizičkim sklopom, i ako je tako, koliki višak entropije mora biti dostupan krugu da bi se izvršila zadana operacija, pojašnjava za Zimo Stipčević, inače voditelj Laboratorija za fotoniku i kvantnu optiku na IRB-u.
U studiji su Stipčević i Bratelić demonstrirali teorem na nekoliko primjera matematičkih operacija.
Možda je najzanimljiviji dokaz postojanje determinističkog kruga poluzbroja (a+b)/2. No, taj sklop još nije poznat, a njegovo pronalaženje izazov je za daljnja istraživanja, rekao je Stipčević.
Ključ za otkrivanje tajni rada mozga
U razgovoru sa Stipčevićem, doznali smo da se zapravo tim novim ili poboljšanim RPC sklopovima pokušava oponašati rad mozga, odnosno da ti sklopovi funkcioniraju poput neurona. Stipčević pojašnjava da su ključ ti slučajni impulsi koje neuroni šalju pri podražaju i koji izazivaju trenutnu reakciju, nasuprot klasičnim računalnim operacijama kojima bi bilo potrebno više vremena da naprave precizan izračun.
Pojasnio je na više primjera, poput recimo oka, kako neuroni reagiraju slučajnim impulsima na svjetlosne podražaje te da su frekvencije tih impulsa proporcionalno povezane s intenzitetom svjetla. Slično je i sa osjetilom sluha, odnosno zvučnim signalima kod čovjeka i sisavaca, dodao je.
