Prototipi i “kompjuterit me rezervuar” parashikon ngjarje më mirë se disa kompjuterë dixhitalë

A mundet një kompjuter të mësojë nga e kaluara dhe të parashikojë se çfarë do të ndodhë më pas, si një njeri?

Ju nuk mund të habiteni kur dëgjoni se disa modele të teknologjisë artificiale të fundit mund ta arrijnë këtë arritje, por ç’të themi për një kompjuter që duket pak më ndryshe – më shumë si një rezervuar uji?

ne kemi ndërtuar një kompjuter i vogël provë e konceptit që përdor ujë të rrjedhshëm në vend të një procesori tradicional të qarkut logjik dhe parashikon ngjarjet e ardhshme nëpërmjet një përqasjeje të quajtur “llogaritja e rezervuarëve”.

Në testet standarde, kompjuteri ynë analog ia doli mirë në kujtimin e të dhënave hyrëse dhe parashikimin e ngjarjeve të së ardhmes – dhe në disa raste, madje ia doli më mirë se një kompjuter dixhital me performancë të lartë.

Pra, si funksionon?

Hedhja e gurëve në pellg

Imagjinoni dy fëmijë, Alice dhe Bob, duke luajtur në buzë të një pellg. Bob hedh gurë të mëdhenj dhe të vegjël në ujë një nga një, në dukje rastësisht.

Gurët e mëdhenj dhe të vegjël krijojnë valë uji me përmasa të ndryshme. Alice shikon valët e ujit të krijuara nga gurët dhe mëson të parashikojë se çfarë do të bëjnë valët më pas – dhe nga kjo, ajo mund të ketë një ide se cilin gur do të hedhë Bob më pas.

Kompjuterët e rezervuarëve kopjoni procesin e arsyetimit që ndodh në trurin e Alices. Ata mund të mësojnë nga të dhënat e kaluara për të parashikuar ngjarjet e ardhshme.

Megjithëse kompjuterët me rezervuar u propozuan fillimisht duke përdorur rrjete nervore – programe kompjuterike të bazuara lirshëm në strukturën e neuroneve në tru – ata gjithashtu mund të ndërtohen me sisteme të thjeshta fizike.

Kompjuterët me rezervuar janë kompjuterë analogë. Një kompjuter analog përfaqëson të dhënat në mënyrë të vazhdueshme, në krahasim me kompjuterët dixhitalë të cilët përfaqësojnë të dhënat në ndryshim të papritur të gjendjeve binare “zero” dhe “një”.

Paraqitja e të dhënave në mënyrë të vazhdueshme mundëson kompjuterë analogë për të modeluar ngjarje të caktuara natyrore – ato që ndodhin në një lloj sekuence të paparashikueshme të quajtur “seri kohore kaotike“ – më mirë se një kompjuter dixhital.

Si të bëni parashikime

Për të kuptuar se si mund të përdorim një kompjuter rezervuari për të bërë parashikime, imagjinoni se keni një rekord të reshjeve ditore për vitin e kaluar dhe një kovë plot me ujë pranë jush. Kova do të jetë “rezervuari ynë llogaritës”.

Ne futim rekordin ditor të reshjeve në kovë me anë të gurit. Për një ditë me shi të lehtë, hedhim një gur të vogël; për një ditë me shi të dendur, një gur i madh. Për një ditë pa shi, ne nuk hedhim gurë.

Çdo gur krijon valë, të cilat më pas rrotullohen rreth kovës dhe ndërveprojnë me valët e krijuara nga gurë të tjerë.

Në fund të këtij procesi, gjendja e ujit në kovë na jep një parashikim. Nëse ndërveprimet midis valëve krijojnë valë të reja të mëdha, mund të themi se kompjuteri ynë i rezervuarit parashikon shira të dendur. Por nëse ato janë të vogla atëherë duhet të presim vetëm shi të dobët.

Është gjithashtu e mundur që valët të anulojnë njëra-tjetrën, duke formuar një sipërfaqe uji të qetë. Në këtë rast, nuk duhet të presim asnjë shi.

Rezervuari bën një parashikim të motit sepse valët në kovë dhe modelet e reshjeve evoluojnë me kalimin e kohës duke ndjekur të njëjtat ligje të fizikës.

Po kështu edhe shumë procese të tjera natyrore dhe socio-ekonomike. Kjo do të thotë që një kompjuter rezervuari gjithashtu mund të parashikojë tregjet financiare dhe madje lloje të caktuara e veprimtaria njerëzore.

Valë më të gjata

“kovë me ujë” Kompjuteri i rezervuarit ka kufijtë e tij. Për një gjë, valët janë jetëshkurtër. Për të parashikuar procese komplekse si p.sh. ndryshimi i klimës dhe rritjes së popullsisë, ne kemi nevojë për një rezervuar me valë më të qëndrueshme.

frameborder=”0″ lejoj=”accelerometer; Luaj automatikisht; clipboard-shkruaj; media e koduar; xhiroskop; foto-në-foto; web-share” allowfullscreen>

Një opsion është “solitons”. Këto janë valë vetë-përforcuese që mbajnë formën e tyre dhe lëvizin për distanca të gjata.

Për kompjuterin tonë të rezervuarit, ne përdorëm valë kompakte të ngjashme me solitonin. Ju shpesh shihni valë të tilla në një lavaman banjo ose një shatërvan për pije.

Në kompjuterin tonë, një shtresë e hollë uji rrjedh mbi një pllakë metalike pak të pjerrët. Një pompë e vogël elektrike ndryshon shpejtësinë e rrjedhës dhe krijon valë të vetme.

Ne shtuam një material fluoreshent për ta bërë ujin të shkëlqejë nën dritën ultravjollcë, për të matur me saktësi madhësinë e valëve.

frameborder=”0″ lejoj=”accelerometer; Luaj automatikisht; clipboard-shkruaj; media e koduar; xhiroskop; foto-në-foto; web-share” allowfullscreen>

Pompa luan rolin e gurëve që bien në lojën e luajtur nga Alice dhe Bob, por valët e vetmuara korrespondojnë me valët në sipërfaqen e ujit.

Valët e vetmuara lëvizin shumë më shpejt dhe jetojnë më gjatë se valët e ujit në një kovë, gjë që lejon kompjuterin tonë të përpunojë të dhënat me një shpejtësi më të lartë.

Pra, si funksionon?

ne testuar aftësia e kompjuterit tonë për të kujtuar të dhënat e kaluara dhe për të bërë parashikime për një grup të dhënash kaotike dhe të rastësishme.

Kompjuteri ynë jo vetëm që i ekzekutoi të gjitha detyrat jashtëzakonisht mirë, por gjithashtu ia kalonte një kompjuteri dixhital me performancë të lartë të ngarkuar me të njëjtin problem.

Me kolegun tim Andrey Pototskyne krijuam gjithashtu një model matematikor që na mundësoi të kuptonim më mirë vetitë fizike të valëve të vetmuara.

Më pas, ne planifikojmë të miniaturizojmë kompjuterin tonë si një procesor mikrofluidik. Valët e ujit duhet të jenë në gjendje të bëjnë llogaritje brenda një çipi që funksionon në mënyrë të ngjashme me çipat e silikonit të përdorur në çdo smartphone.

Në të ardhmen, kompjuteri ynë mund të jetë në gjendje të prodhojë parashikime të besueshme afatgjata në fusha të tilla si ndryshimet klimatike, zjarret dhe tregjet financiare – me shumë kosto më e ulët dhe disponueshmëri më e gjerë se superkompjuterët aktualë.

Kompjuteri ynë është gjithashtu natyrshëm imun ndaj sulmeve kibernetike sepse nuk përdor të dhëna dixhitale.

Tona vizion është se një kompjuter me rezervuar mikrofluidik i bazuar në soliton do të sjellë shkencën e të dhënave dhe mësimi i makinës për komunitetet rurale dhe të largëta në mbarë botën. Por tani për tani, puna jonë kërkimore vazhdon.

Ivan Maksymovbashkëpunëtor kryesor hulumtues, Universiteti Charles Sturt

Ky artikull është ribotuar nga Biseda nën një licencë Creative Commons. Lexoni artikull origjinal.