Una nuova ricerca della North Carolina State University ha scoperto che la combinazione di componenti digitali e analogici in componenti non lineari, i circuiti integrati basati sul caos possono migliorare la loro potenza di calcolo consentendo l'elaborazione di un numero maggiore di input. Questo approccio "il meglio di entrambi i mondi" potrebbe portare a circuiti in grado di eseguire più calcoli senza aumentare le loro dimensioni fisiche.

Gli informatici e i progettisti stanno lottando per tenere il passo con la legge di Moore, che afferma che il numero di transistor su un circuito integrato raddoppierà ogni due anni per soddisfare le esigenze di elaborazione. Stanno rapidamente raggiungendo i limiti della fisica in termini di dimensioni dei transistor:non è possibile continuare a ridurre i transistor per adattarli di più a un chip.

basato sul caos, circuiti non lineari sono stati proposti come soluzione al problema, poiché un circuito può eseguire più calcoli invece dell'attuale "un circuito, un compito" design. Tuttavia, il numero di input che possono essere elaborati nel calcolo basato sul caos è limitato dal rumore ambientale, che diminuisce la precisione. Il rumore ambientale si riferisce a fluttuazioni casuali del segnale che possono essere causate da variazioni di temperatura, fluttuazioni di tensione o difetti dei semiconduttori.

"Il rumore è sempre stato un grosso problema in quasi tutte le applicazioni ingegneristiche, compresi i dispositivi informatici e le comunicazioni, "dice Vivek Kohar, studioso di ricerca post-dottorato presso NC State e autore principale di un documento che descrive il lavoro. "Il nostro sistema non è lineare e quindi il rumore può essere ancora più problematico".

Per affrontare il problema, i ricercatori hanno creato un sistema ibrido che utilizza un blocco digitale di porte AND e un circuito analogico non lineare per distribuire il calcolo tra i circuiti digitali e analogici. Il risultato è una riduzione esponenziale del tempo di calcolo, il che significa che l'uscita può essere misurata mentre le deviazioni basate sul rumore sono ancora piccole. In breve, i calcoli vengono eseguiti così rapidamente che il rumore non ha il tempo di influire sulla loro precisione.

Per migliorare ulteriormente la precisione, La soluzione proposta da Kohar e dai suoi colleghi accoppia più sistemi. Questo accoppiamento fornisce una rete di sicurezza che riduce l'effetto delle deviazioni dovute al rumore nella fase finale.

"Pensa all'alpinismo, " dice Kohar. "Gli scalatori possono arrampicarsi individualmente ma se uno scivola può avere una caduta pericolosa. Quindi usano le corde per collegarli tra loro. Se uno scivola, gli altri ne impediranno la caduta. Il nostro sistema è un po' così, dove tutti i sistemi sono sempre collegati tra loro.

"I sistemi sono sintonizzati in modo tale che al momento della misurazione, il nostro sistema è ai massimi o minimi - i punti in cui gli effetti del rumore sono bassi in generale e molto più bassi se i sistemi sono accoppiati. Riprendendo l'esempio dell'alpinismo, questo significa che prendiamo le medie degli scalatori quando sono in luoghi di riposo come la vetta o in una valle, dove le distanze tra loro sono più piccole."

La ricerca appare in Revisione fisica applicata .