Компания HP все ближе и ближе приближается к реализации вычислительных функций, подобных функциям головного мозга.

Исследователи компании Hewlett Packard и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре сообщили о том, что они добились значительных успехов в создании вычислительного устройства, все вычисления внутри которого основаны на функциях, подобных функциям головного мозга. Естественно, когда речь идет о компании Hewlett Packard, сразу становится ясно, что основой этого нового устройства являются мемристоры. Мемристоры - это такие электронные устройства, которые могут запоминать свое электрическое сопротивление, устанавливаемое величиной силы тока, проходящего через них.

Это уникальное электрическое свойство мемристоров уподобляет их функционирование работе синапса головного мозга. Таким образом становится возможным построениецепей, подобных нейронам и синапсам, в пределах кристаллов электронных чипов. Создание сложных нейронных сетей на электронном уровне позволяет, в свою очередь, реализовать такие функции, как самообучение, восприятие, память и логическое мышление. Эти функции являются весьма востребованными в самых различных областях, в областях автоматизации производств, при создании интеллектуальных самостоятельных роботов.

Хотя мемристоры известны уже достаточно давно, ученые и до сих пор не до самого конца понимают все физические и электрические процессы, которые позволяю реализовать обратимые изменения электрического сопротивления этого электронного компонента. Именно это и сдерживало дальнейшее развитие этого направления, ведь не станешьиспользовать в широких масштабах то, что не до конца изучено. Используя несколько различных исследовательских методик ученым удалось изучить фихические, химические свойства и поведение наноразмерных мемристоров.

Основным инструментом, позволившим провести детальные исследования свойств мемристоров, стал рентгеновский микроскоп с чрезвычайной мощностью излучения. С помощью этого микроскопа были получены детальные изображения ста мемристорных каналов, шириной в нанометры. Полученные последовательности изображений позволили локализовать место, где происходит нагрев материала мемристора, приводящий к изменению его сопротивления. А на основе полученных данных учеными была составлена полнаяматематическая модель, которая детально описывает все процессы, происходящие в мемристорах.

"Одним из самых больших препятствий в использовании мемристоров было отсутствие понимания того, как работает это устройство, что приводит к изменениям сопротивления"-рассказал Джон Пол Стракан (John Paul Strachan), руководитель группы исследований в области наноэлектроники компании Hewlett Packard. -"Теперь у нас имеется полная физическая, химическая и тепловая картина процессов, происходящих в канале мемристора, что приведет в блишайшее время к широкому внедрению этих устройств и появлению устройств с настоящим искусственным интеллектом".

Источник

Специализированные чипы могут сделать смартфоны в десять раз эффективней при выполнении определенных задач.

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего предложили реализовать инновационную идею, которая позволит смартфонам на базе операционной системы Google Android стать в 10-11 раз эффективней при выполнении ряда определенных задач. Их идея заключается в специальной архитектуре центрального процессора смартфона, который по мере необходимости перестраивает свою архитектуру, оптимизируя ее для выполнения одного, наиболее широко используемого на этой базе приложения. Внедрение такой инновации позволит не только увеличить срок службы аккумуляторных батарей смартфона, но и устранить проблему с недостатком вычислительной мощности и производительности некоторых типов Android-смартфонов и мобильных компьютеров.

Реализация специализированного процессора достаточно проста и прозрачна, исследователи предлагают взять одно или два мощных ядра центрального процессора и окружить их еще 120 менее мощными вычислительными ядрами. Используя специализированное программное обеспечение, уже разработанное программистами университета, меньшиевычислительные ядра процессора GreenDroid могут сконфигурироваться в архитектуру, обеспечивающую максимальную эффективность и производительность для одного из популярных приложений на базе OS Android - клиента электронной почты, веб-браузера, медиаплеера, навигационной системы и т.п.

Архитектура процессора, ориентированная на одно конкретное приложение, может в некоторых случаях поднять эффективность выполнения приложения в 10000 раз, по сравнению с обычным процессором широкого назначения. Такое решение не является панацеей для обычных компьютеров, которые выполняют одновременно множество различных задач и программы для которых обновляются достаточно часто. Но для смартфонов или планшетных компьютеров, у которых срок жизни, до морального устаревания, меньше чем уобычных компьютеров, внедрение перестраиваемой, ориентированной на конкретные приложения, архитектуры весьма обосновано и позволит выжимать из аппаратной частиустройства все возможное.

Источник

Новые 22 нм. 3D-транзисторы компании Intel обеспечат выполнение закона Гордона Мура.

На прошедшей неделе представители компании Intel объявили о начале выпуска чипов и микропроцессоров, основой которых стал совершенно новый тип кремниевых транзисторов, имеющих трехмерную структуру. Трехмерная структура транзисторов увеличивает эффективность его функционирования на 30 процентов и сократить занимаемую им площадь, благодаря чему сам транзистор занимает площадь 22 нанометра на кристалле чипа. Первым серийным чипом Intel, созданным на базе новых транзисторов, станет чип под названием"Ivy Bridge".

Трехмерная структура новых транзисторов является существенным продвижением вперед по сравнению с двухмерной структурой, на базе которой разрабатываются и изготавливаются микросхемы на протяжении прошлых 50 лет. 3D-структура и малые размеры новых транзисторов, согласно заявлению представителей Intel, позволят обеспечить выполнение закона Гордона Мура еще достаточно продолжительное время.

Напомним, что согласно закону Гордона Мура, который, к слову, является одним из основателей компании Intel, количество транзисторов на микропроцессорных чипах долженудваиваться каждые два года. Используя традиционную двухмерную структуру транзисторов, соблюдение закона Мура становится проблематичным из-за существующего технологического ограничения на максимальный размер самого кристалла чипа. Используя третье измерение, будущие кристаллы могут начать расти вверх, подобно небоскребам, оптимально заполняя все доступное пространство и позволяя беспрепятственно увеличивать число транзисторов.

Трехмерные транзисторы Tri-Gate состоят из кремниевого гребня, установленного вертикально на кремниевой подложке. Этот гребень является рабочей (активной) частью нового транзистора, структурой сток-исток. На нем располагаются три затвора (управляющих элемента), один на середине и по одному на каждой стороне, что позволяет болееэффективно управлять прохождением тока через транзистор. Когда транзистор открыт, его сопротивление меньше, чем у обычных транзисторов, имеющих только один затвор, а когда транзистор закрыт, поток электронов стремится к нулю.

Эти свойства новых транзисторов приводят к большей эффективности его функционирования, позволяя чипам на их основе работать при более низких напряжениях с малымитоками утечки. Так как транзисторы располагаются практически вертикально, то их можно располагать на кристалле гораздо ближе друг к другу. А в дальнейшем проектировщики чипов собираются сделать гребни транзисторов еще выше, увеличив еще больше эффективность их работы.

Новые процессоры Intel Core на Ivy Bridge, согласно обещаниям компании, обеспечат 37-процентное увеличение вычислительной мощности по сравнению с нынешними процессорами наоснове двухмерных транзисторов. Каждый чип нового процессора будет содержать по 6 миллионов 22-нанометровых транзисторов Tri-Gate, а на рынке первые процессоры Ivy Bridge появятся в 2012 году.

Источник

В продаже появились самые маленькие в мире атомные часы.

Термин"атомные часы"у большинства людей ассоциируется с громоздкими сложными установками, предназначенными для эксплуатации в научных лабораториях и службах, занимающихся временем.Но сейчас, если у Вас"завалялись"лишние 15 тысяч долларов, прожигающие дыру в кармане, то Вы можете потратить их на покупку самых маленьких в мире атомных часов, разработанных специалистами лабораторий Draper Laboratory и Sandia National Laboratories, а выпуском и реализацией этих часов занимается компания Symmetricom Inc.

Эти атомные часы на чипе (Chip Scale Atomic Clock, CSAC) были первоначально разработаны по заказу Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA. Они приблизительно в 100 раз меньше, чем самые компактные предыдущие образцы и потребляют, по сравнению с ними в сотни раз меньше энергии. Часы CSAC упакованы в компактный корпус,размерами приблизительно 3.5 на 3.5 сантиметра и толщиной 1.3 сантиметра. В рабочем состоянии часы потребляют порядка 100 милливатт электроэнергии.

Считая частоту электромагнитных волн, эти часы отсчитывают с невероятной точностью промежутки времени в миллионные доли секунды. Эти электромагнитные волны генерируются атомом цезия, заключенным в специальный крошечный контейнер, где он освещается лазером типа VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser). Замена использовавшейся ранее рубидиевой лампы лазером VCSEL и позволила во много раз сократить энергопотребление устройства.

Основным предназначением этих часов является их использование в инерционных навигационных системах, которые будут функционировать независимо от наличия сигналов GPS или других глобальных навигационных систем, делая их единственным средством навигации глубоко под землей и под водой.

На разработку часов CSAC ушло почти десять лет времени, и только в этом году каждый желающий, почти каждый, может приобрести их для собственных нужд. Еще одним интересным фактом в этом событии является то, что проекты DARPA весьма редко добираются до широкого круга потребителей, оставаясь доступными только для узкого круга предприятий оборонной промышленности.

Источник

Нанотрубки обещают"яркое будущее"для экранов дисплеев и телевизоров.

Тонкие экраны телевизоров, компьютеров, мобильных телефонов и других электронных устройств будут в состоянии отображать более яркие, более насыщенные цветами изображения, потребляя при этом намного меньше энергии. И это станет возможным благодаря использованию транзисторов на основе углеродных нанотрубок. Пройдет по крайней мере несколько лет, прежде чем технология, описанная в выпуске журнала Science от 29 апреля 2011 года, не появится в экране вашего плоского телевизора или монитора. Но, вконечном счете, такие экраны могут стать более дешевой, более долгоживущей и менее энергпотребляющей альтернативой самым совершенным экземплярам современных жидкокристаллических экранов.

В новой технологии используются органические светодиоды (OLED), крошечные тонкие пленки из органических полупроводников, излучающие свет определенной длины волны при прохождении через них электрического тока. У технологии OLED есть несколько важных преимуществ перед традиционными жидкокристаллическими дисплеями. Каждый OLED-светодиод сам является источником света, поэтому нет необходимости осуществлять подсветку всей площади дисплея и тратить дополнительную энергию на затемнение необходимых участков жидкими кристаллами. Это позволяет экономить энергию.

Но производство дисплеев OLED, площадью больше чем экран смартфона, в настоящее время сталкивается с рядом технологических проблем. OLED-дисплеи, несмотря на то, что они в сумме потребляют энергии меньше, чем LCD-дисплеи, требую наличия достаточно сильного импульса тока для поджига каждого светодиода матрицы. Транзисторы, которые могут обеспечить управление таким импульсом тока, имеют весьма большие размеры и занимают достаточно много драгоценного места экрана, это, в свою очередь, заставляет инженеров прибегать к всевозможным технологическим уловкам, которые делают процесс изготовления OLED-дисплеев дорогим. А при увеличении площади дисплея эти проблемы возрастают в несколько раз.

Для того, что бы избежать вышеупомянутой проблемы, Эндрю Ринзлер и его коллеги из университета Флориды использовали сеть углеродных нанотрубок для подвода к светодиодам импульса возбуждающего тока. Слой нанотрубок является пористым и беспрепятственно пропускает свет. Таким образом слои излучающих светодиодов и управляющих транзисторов могут располагаться вертикально друг за другом, вместо того, что бы располагаться рядом занимая площадь экрана, как это делается сейчас. Благодаря высокой токопроводности углеродных нанотрубок нет необходимости располагать очень близко светодиоды и транзисторы, что позволяет работать этим элементам в болеещадящих температурных режимах.

Опытные образцы OLED, изготовленные с использованием углеродных нанотрубок, имеют поверхность, на 98 процентов состоящую из светоизлучающих элементов. Это очень большое достижение - утверждает ученый-нанотехнолог Чонгву Жоу (Chongwu Zhou) из университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе.

Источник

Китайский микропроцессор выигрывает пальму первенства в области эффективности использования энергии.

Суперкомпьютер Dawning 6000, который китайские специалисты собираются представить в третьей четверти 2011 года, будет иметь нечто особенное под своим"капотом".В отличие от его предшественников, в которых были использованы микропроцессоры американского происхождения, новый суперкомпьютер будет использовать собственныйвысокопроизводительный китайский процессор Godson-3B. С пиковой тактовой частотой в 1.05 ГГц, Godson-3B медленней, чем его конкуренты, которые работают на частотах, приближающихся к 5 ГГц, но новый микропроцессор Godson-3B бьет все мыслимые и немыслимые рекорды по эффективности использования энергии. Процессор может выполнить 128 миллионовопераций с плавающей запятой в секунду, используя всего 40 Ватт энергии.

Процессор Godson-3B имеет необычную для микропроцессоров сетевую архитектуру, с помощью которой сообщения и данные передаются между разными вычислительными ядрами. Процессоры компаний Intel и IBM в большинстве случаев имеют кольцевую структуру, в которой данные передаются по кольцу от одного ядра к другому, напоминая катание на карусели. В процессоре Godson-3B ядра объединены в две группы по четыре ядра, соединенные между собой шлюзом. Процессоры одной группы имеют прямые подключения друг к другуи к шлюзу. Главный проектировщик этого процессора, Веиву Ху из Китайской Академии Наук в Пекине, считает, что на такую архитектуру следует делать ставку в разработке будущих высокопроизводительных китайских процессоров.

Работа классической кольцевой архитектуры напоминает поездку в одну сторону по кольцевой линии метро. Если требуется передать данные на"станцию",которую только что проехали, требуется провезти эти данные через все узлы кольцевой линии. Нетяжело себе представить, как это накладно как с точки производительности, так и с точки зрения энергопотребления. Архитектура процессора Godson-3B больше всего напоминает перекрещивающиеся городские улицы. Таким образом, для передачи данных от одного узла к другому всегда используется минимальное число транзитных переходов, что позволяет достичь невероятной энергетической эффективности.

Разработчики Godson-3B, проведя испытания первых образцов процессора, поняли, на какую золотую жилу им удалось наткнуться. Ведь ничего не мешает добавлять в такую архитектуру новые дополнительные вычислительные ядра и организовывать дополнительные шлюзы, повышая производительность процессора и оставляя показатели энергетической эффективности на прежнем уровне. Конечно, бесконечно увеличивать количество ядер в одной группе процессора можно тоже не до бесконечности, при превышении некоторого количества и в такой архитектуре возникают трудности и проблемы. Именно поэтому в своем новом, 16-ядерном микропроцессоре Godson-3C, разработка которого ведетсяв настоящее время, будет использована классическая кольцевая структура, только узлами кольца будут не простые вычислительные ядра, а группы из четырех ядер, подобные группам, использованным в микропроцессоре Godson-3B.

Источник

Неиспользуемые телевизионные каналы можно использовать для увеличения дальности действия Wi-Fi.

Известно, что сети передачи данных Wi-Fi имеют весьма небольшой диапазон дальности уверенного приема. Это происходит из-за ограниченной мощности передатчиков сети ииз-за того, что деревья, стены зданий и другие объекты являются препятствием да высокочастотных радиоволн. Райан Гуерра (Ryan Guerra), аспирант из Университета Райс, разработал инновационный метод, позволяющий увеличить радиус действия сети Wi-Fi до двух километров, используя частоты"пустых"телевизионных радиоканалов.

Разработанная технология получила название"Super Wi-Fi".С ее помощью доступ в сеть могут получить люди, у которых доступ к точкам заблокирован лесными насаждениями, домами, горами и прочими препятствиями.

Система, разработанная Гуерра, состоит из компьютера на базе Linux, в котором установлена стандартная карта Wi-Fi с диапазоном 2.4 ГГц. Выход карты Wi-Fi соединен с опытным преобразователем частоты производства компании Alcatel Lucent, который выполняет понижение частоты до значения 563 МГц, частоты одного из неиспользуемых телевизионных сигналов. После этого преобразования полученная частота подается на совершенно обычную телевизионную антенну, вынесенную за пределы дома.

Использование системы"Super Wi-Fi"позволило Райану Гуерра получить устойчивую связь Wi-Fi на расстоянии около одной мили (1.6 километра) от точки доступа, это при том, что дом аспиранта был отделен стеной достаточно плотного леса.

Источник