Представлена масштабируемая машина Изинга, полностью состоящая из кремниевых транзисторов
Исследователи из Школы электротехники KAIST реализовали осциллирующую машину Изинга (специализированный компьютер, в котором несколько осциллирующих элементов взаимодействуют для поиска оптимальных решений) — специализированное оборудование для оптимизации нового поколения — с использованием только традиционных кремниевых полупроводниковых технологий.
Исследовательская группа сосредоточилась на генераторах, которые периодически воспроизводят электрические сигналы. Когда несколько генераторов обмениваются сигналами и синхронизируют свои ритмы, система естественным образом достигает наиболее стабильного состояния и в процессе находит оптимальное решение.
Обычные осциллирующие машины Изинга имеют ограничения при решении сложных задач, поскольку сложно точно контролировать небольшие расхождения в частотах между осцилляторами, а связь между элементами ограничена.
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа предложила новый подход, при котором и генераторы, и соединительные элементы реализуются с помощью одиночных кремниевых транзисторов — основных переключающих элементов полупроводников. Благодаря такому подходу они уменьшили отклонения в частоте колебаний осцилляторов, обеспечив стабильную синхронизацию, а с помощью соединительных элементов реализовали многоуровневую связь, что позволило более точно отразить весовые коэффициенты задач.
В результате значительно улучшились как способность представлять сложные задача оптимизации, так и эффективность поиска решений. Используя эту технологию, исследовательская группа успешно решила показательную задачу комбинаторной оптимизации, известную как задача о максимальном разрезе, которая заключается в разделении сети на две группы для максимизации количества соединений.
Эту задачу можно напрямую применить в различных отраслях промышленности, таких как оптимизация логистических маршрутов, формирование финансового портфеля и размещение полупроводниковых схем.
Ключевое преимущество этого подхода заключается в том, что он использует КМОП — технологию, которая в настоящее время применяется в полупроводниковой промышленности, и не требует использования специальных материалов или нестандартных процессов. Таким образом, эта технология подходит для массового производства и коммерциализации на существующих линиях по выпуску полупроводников без дополнительных инвестиций.
Профессор Ян-Кю Чой сказал: «В этом исследовании представлено аппаратное обеспечение осциллирующей машины Изинга, которое обеспечивает масштабируемость и точность за счет использования кремниевых устройств в качестве генераторов и соединительных элементов».
«Ожидается, что его можно будет применять в различных отраслях промышленности, требующих масштабной комбинаторной оптимизации, таких как автоматизация проектирования полупроводников, оптимизация коммуникационных сетей и распределение ресурсов.»
Он также отметил, что по мере того, как миниатюризация транзисторов приближается к физическим пределам и все больше требует контроля на атомном уровне, наша группа в течение последнего десятилетия изучала вопрос о том, стоит ли в будущем не только масштабировать транзисторы, но и открывать для них новые функции.
Сообщение Представлена масштабируемая машина Изинга, полностью состоящая из кремниевых транзисторов появились сначала на Время электроники.