Ny forskning från North Carolina State University har funnit att kombination av digitala och analoga komponenter i olinjära, kaosbaserade integrerade kretsar kan förbättra sin beräkningskraft genom att möjliggöra bearbetning av ett större antal ingångar. Denna "bäst av båda världar" -metod kan leda till kretsar som kan utföra fler beräkningar utan att öka deras fysiska storlek.

Datavetare och designers kämpar för att hålla jämna steg med Moores lag, som säger att antalet transistorer på en integrerad krets kommer att fördubblas vartannat år för att möta bearbetningskraven. De når snabbt fysikens gränser när det gäller transistorstorlek - det är inte möjligt att fortsätta krympa transistorerna för att passa mer på ett chip.

Kaosbaserat, olinjära kretsar har föreslagits som en lösning på problemet, eftersom en krets kan utföra flera beräkningar istället för den aktuella "en krets, en uppgift "design. Men antalet ingångar som kan bearbetas i kaosbaserade datorer begränsas av omgivande brus, vilket minskar noggrannheten. Med omgivande brus avses slumpmässiga signalfluktuationer som kan orsakas av temperaturvariationer, spänningsfluktuationer eller halvledarfel.

"Buller har alltid varit ett stort problem i nästan alla tekniska applikationer inklusive datorer och kommunikation, "säger Vivek Kohar, postdoktor vid NC State och huvudförfattare till ett papper som beskriver arbetet. "Vårt system är olinjärt och därför kan buller vara ännu mer problematiskt."

För att åtgärda problemet, forskarna skapade ett hybridsystem som använder ett digitalt block av OCH -grindar och en analog olinjär krets för att distribuera beräkningen mellan de digitala och analoga kretsarna. Resultatet är en exponentiell minskning av beräkningstiden, vilket innebär att effekten kan mätas medan de bullerbaserade avvikelserna fortfarande är små. Kortfattat, beräkningarna utförs så snabbt att brus inte hinner påverka deras noggrannhet.

För att ytterligare förbättra noggrannheten, Kohar och hans kollegors föreslagna lösning kopplar ihop flera system. Denna koppling ger ett skyddsnät som minskar effekten av bullerbaserade avvikelser i slutskedet.

"Tänk på bergsklättring, "säger Kohar." Klättrarna kan klättra individuellt men om en glider kan han/hon ha ett farligt fall. Så de använder rep för att ansluta dem till varandra. Om man glider, de andra kommer att förhindra deras fall. Vårt system är ungefär så här, där alla system är anslutna till varandra hela tiden.

"Systemen är avstämda på ett sådant sätt att vid mätningen, vårt system är på maxima eller minima - de punkter där effekterna av buller är låga i allmänhet och mycket lägre om systemen är kopplade. Med tanke på bergsbestigningsexemplet igen, detta betyder att vi tar medelvärdena för klättrare när de är på viloplatser som toppen eller i en dal, där avstånden mellan dem är de minsta. "

Forskningen visas i Fysisk granskning tillämpad .