向概率计算迈出的一步

当涉及到执行一个注定要得到精确结果的计算时,人类绝对不如计算机。在其他领域,人类仍然遥遥领先:信号处理就是一个例子,它在自动驾驶中起着重要的作用。在寻找更接近人脑的新计算机概念时,研究正集中在基于概率的计算上。康斯坦茨大学的物理学家乌尔里希·诺瓦克教授和他的团队一起,正在研究如何通过使用被称为“天空终端”的设备,即像磁涡流一样的配置,以位为单位,使未来的计算机成为可能。通过与缅因州约翰内斯古登堡大学的物理学家合作,研究人员现在已经能够在理论和实验上展示磁涡流是如何用于新的计算方法的。研究结果发表在最新一期的《自然纳米技术》科学期刊上。

在清醒状态下,人类不断地感知周围发生的一切。这种感知产生的数据流是大脑不断分析的。例如,如果一个声音变得越来越大,从某个门槛向上,它可能被认为是一个物体朝你飞来的危险。大脑不会对特定的数值做出反应,而是对特定概率的信号做出反应。与量子计算机一样,人们希望未来一代使用Skyrmins处理和存储数据流的计算机能够提供更高的存储容量、速度和能源效率。事实上,稳定的磁性天基元还有一个优势,那就是它们可以利用随机信号进行计算。

在美因茨,由马蒂亚斯·克鲁伊教授领导的工作组已经成功地开发了一种可以形成Skyrmins的材料。研究人员还开发了一种方法来利用天空终端的热扩散,这种方法被称为重组器,是概率计算所需的一种组件。乌尔里希·诺瓦克的研究小组在一次模拟中证明,观测到的天幕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将自己分布在气体或液体中的原子。

此属性用于重新洗牌。”我们已经证明了扩散是根据什么规律发生的,扩散的长度和时间尺度,它是可以测量的,”乌尔里希·诺瓦克说,他总结了康斯坦茨研究人员对联合项目的贡献。到目前为止,还没有定量的预测。只有结合诺瓦克在缅因州的同事和康斯坦茨进行的模拟所进行的测量,才显示了Skyrmion扩散的相关性。由于Skyrmins可以通过电流产生和重新排列,因此它们适合于重组。

改组程序所理解的是基于概率的计算的一个组成部分,它像混音器一样自动对输入数据进行加扰。重组器产生的序列具有相同数量的内存单元,但顺序不同。因此,它们的概率保持不变。

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