U najnovijem radu objavljenom u uglednom časopisu Scientific Reports, izdavača Nature Publishing Group, istraživači Centra izvrsnosti za napredne materijale i senzore, dr. sc. Mario Stipčević s Instituta Ruđer Bošković (IRB) i Mateja Batelić, studentica fizike na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu (PMF) postavili su prvi temelj za razvoj teorije sklopova stohastičko impulsnih računala.
Računala danas igraju ključnu ulogu u mnogin sferama života. Najraširenija su digitalna računala, dok se posljednjih godina uvelike ulaže u kvantna računala. Svakako najmanje poznato je stohastičko impulsno računalo (Random Pulse Computer, RPC), čiji se rad temelji na visoko paraleliziranim logičkim operacijama među nizovima električnih impulsa slučajno raspoređenih u vremenu. Rad ovog računala inspiriran načinom rada neurona – živčanih stanica u mozgu ljudi i sisavaca.
Glavna motivacija pojačanog interesa za proučavanjem RPC računala u posljednjih desetak godina, jest nada da bi ono moglo brže, jednostavnije i s manjim utroškom energije rješavati zadatke koji su jednostavni za živa bića, a komplicirani za digitalna računala, poput momentalne reakcije na podražaje, prepoznavanje uzoraka, otpornosti na pogreške i oštećenja u sustavu, učenje, autonomija i slični zadaci.
U novom radu autorski dvojac dr. sc. Mario Stipčević s IRB-a i studentica PMF-a Mateja Batelić u ovom radu opisuju nove ili poboljšane inačice sklopova za RPC, koji po prvi puta u literaturi koriste kvantnu slučajnost, ali idu i značajan korak dalje postavljajući prvi temelj za teoriju RPC sklopova.
Naime, dok se sklopovi za procesiranje informacije u digitalnm računalu mogu sintetizirati na osnovu dobro poznate Booleove teorije, slična teorija za RPC sklopove još ne postoji te se njihova sinteza svodi na metodu pokušaja i pogrešaka, a provjera rada na eksperiement ili simulacije.
”Centralni dio rada je formulacija i dokaz tzv. Teorema entropijskog budžeta kojim je moguće jednostavno provjeriti može li za neku zadanu matematičku operaciju uopće postojati fizički sklop koji ju može ‘izračunati’, odnosno koliku najmanju entropiju treba imati na raspolaganju fizički sklop da bi mogao obavljati danu matematičku ili logičku operaciju.
U ovom radu mi smo demonstrirali teorem na nekoliko primjera sklopova, a možda je najzanimljiviji dokaz postojanja determinističkog sklopa za poluzbrajanje (a + b) / 2 koji, međutim, još nije poznat te njegovo pronalaženje ostaje izazovom za dalja istraživanja,” zaključuje dr. sc. Mario Stipčević, voditelj Laboratorija za fotoniku i kvantnu optiku na IRB-u.
Izvor: Institut Ruđer Bošković
