Человек — странное существо и поди пойми, что с этим делать.
В некоторых моментах — он, или она какая-то ошибка Природы, которая непонятно как появилась на свет и как встала на вершину земной биологии. Но в некоторых случаях — это действительно Венец Творения способный, то что для многих живых существ, во всяком случаи Земли, невозможное сделать возможным.Ну или пытается им стать.
Например, технологи из США и Индии придумали как создать кремниевые структуры, которые могут выполнять вычисления, используя не электричество, а тепло. О как! Входные данные кодируются с помощью температур, уже присутствующих в устройстве, а расчеты производятся на основе потока и распределения тепла через специально разработанный материал. Эта разработка потенциально способна сократить энергопотребление вычислительных систем.
Обычно тепло считается побочным продуктом вычислений и от него стремятся избавиться. «Но мы решили использовать тепло как форму информации и доказали, что вычисления с его помощью возможны», — сказал Кайо Силва ведущий автор исследования.
Проект основан на программе, позволяющей автоматически создавать материалы с заданными теплопроводными свойствами. Ученые использовали ее для разработки сложных кремниевых структур размером с пылинку, способных выполнять вычисления через теплопроводность.
С помощью этих структур исследователи выполнили операцию умножения матрицы на вектор с точностью более 99%. Матричное умножение — ключевая операция в машинном обучении, включая большие языковые модели.
Однако ученые столкнулись с ограничением: законы теплопроводности позволяют использовать только положительные коэффициенты, так как тепло всегда течет от горячего к холодному. Чтобы преодолеть это, они разделили целевую матрицу на положительную и отрицательную части, а затем вычли результаты. Также выяснилось, что изменение толщины структур влияет на теплопроводность, позволяя кодировать широкий спектр матриц.
Хотя метод еще не готов для применения в сложных нейросетях, его уже можно использовать для терморегулирования и обнаружения локальных перегревов в микроэлектронике.
В будущем исследователи намерены создавать структуры для последовательных операций и программируемые структуры, способные кодировать разные матрицы без полного изменения дизайна. Это может стать шагом к разработке новых энергоэффективных вычислительных систем, преобразующих тепловые отходы в полезный ресурс.