`

СПЕЦІАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТУ

Чи використовує ваша компанія ChatGPT в роботі?

BEST CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Виталий Кобальчинский

Странствующему коммивояжеру поможет машина Изинга

0 
 

Компьютеры распространённого сейчас вида приближаются к потолку доступной вычислительной мощности, на достижение которого, по разным прогнозам, отводят от 10 до 25 лет.

Но даже на пике возможностей традиционная архитектура не приспособлена для эффективного решения некоторых задач оптимизации, требующих находить наилучшее решение из огромного количества возможных вариантов.

Обойти свойственные традиционным компьютерам ограничения может абсолютно новая опто-электрическая система, о которой рассказывается в статье в номере Science от 20 октября.

Странствующему коммивояжеру поможет машина Изинга

«Эту машину можно в какой-то мере считать первой в своём роде, а основополагающая идея её конструкции открывает отдельное направление исследований в области нетрадиционных компьютеров, – сообщил Питер Макмахон (Peter McMahon), соавтор статьи. – Её разработка порождает много, очень много вопросов, и мы рассчитываем, что несколько групп в ближайшие годы займутся исследованиями этого класса машин и перспектив их применения».

Один из примеров трудоемких даже для приблизительного решения на обычных компьютерах задач комбинаторной оптимизации является проблема «путешествующего коммивояжера». В ней требуется проложить наиболее эффективный маршрут поездки, охватывающей все города из заданного списка, с посещением каждого только один раз и с возвращением в пункт отправления. Задача только кажется простой, её вычислительная сложность быстро растёт с увеличением количества городов. Даже для суперкомпьютеров, с ростом размеров она вскоре достигает точки, в которой время, необходимое для перебора возможных вариантов, становится сравнимым с возрастом Вселенной.

Данная проблема имеет слишком большое прикладное значение в многих областях человеческой деятельности, чтобы от её решения можно было отмахнуться. Оптимальная схема организации грузоперевозок, минимизация помех в беспроводной сети или прогнозирование складывания белковых молекул – даже небольшие улучшения в этих и подобных сферах оборачиваются огромной экономией средств, заставляя ученых посвящать свои карьеры улучшению алгоритмов оптимизации.

Команда из Стэнфордского университета разработала машину, основанную на математической модели магнетизма, называемой по имени её создателя, моделью Изинга. Новое устройство представляет собой переконфигурируемую сеть искусственных магнитов, каждый из которых может ориентироваться вверх или вниз. Как и реальная магнитная система, она стремится занять состояние с минимальной энергией.

По гипотезе авторов изобретения, если соединения в сети магнитов сконфигурировать так, чтобы они представляли конкретную проблему, состояние с минимальной энергией будет соответствовать оптимальному её решению.

В качестве имитатора магнитов исследователи применили в своей системе так называемый вырожденный оптический параметрический осциллятор – разновидность лазера, представляющая «спин», ориентированный вверх или вниз. Импульсы лазера соответствуют позиции города на пути следования коммивояжера.

В ранней версии машины, ученые выделяли небольшой участок каждого импульса, замедляли его и контролируемым образом добавляли к последующим импульсам, программируя расстояния и соединения между городами. После включения машины финальное решение находили, измеряя фазы импульсов на выходе.

От этого трудоемкого метода, требовавшего добавления управляемой оптической задержки к каждому импульсу, отказались в последней версии машины Изинга. В ней такие задержки моделируется электронными схемами, но решает запрограммированную задачу реальная лазерная система.

Нынешняя реализация – с оптическим процессором и электронной обратной связью, на тысячах тестовых сценариев продемонстрировала способность решать задачи с сотней переменных и 10 тыс. произвольных соединений между ними. Использование только доступных коммерческих компонентов телекоммуникационного оборудования в сочетании с легкостью программирования, упрощает масштабирование системы для решения более сложных задач.

По своей производительности экспериментальные машины Изинга, испытывавшиеся в Стэнфорде и в Японии – компанией NTT, пока не могут сравниться с традиционными компьютерами, но многообещающие результаты испытаний внушают надежду на быстрое сокращение отставания в последующих исследованиях.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 

Ukraine

 

  •  Home  •  Ринок  •  IТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Мережі  •  Безпека  •  Наука  •  IoT