Идея использовать стохастический резонанс в цифровых электронных схемах давно витает в воздухе. Ведь чем меньше размеры транзисторов в чипе и слабее в них ток, тем сильнее сказывается принципиально неустранимый шум от тепловых колебаний атомов, дробовый шум электронов и прочие виды шумов. Инженерам становится всё труднее надежно удерживать заданное напряжение логических состояний чипа. И вполне естественно попытаться как-то использовать эти неустранимые шумы для пользы дела.
Важный шаг в этом направлении удалось недавно сделать команде американских и индийских теоретиков. Ученые рассмотрели простейшую систему, описываемую одним уравнением с двумя устойчивыми стационарными состояниями, которым можно приписать логические нуль и единицу. Такую систему легко сделать из нескольких транзисторов. На ее вход в виде обычных прямоугольных импульсов поступает произвольная последовательность из двух цифровых сигналов. Они складываются друг с другом и со случайным шумом. Оказалось, что при подходящем уровне шума в системе возникает стохастический резонанс, и она ведет себя как логический вентиль NOR (НЕИЛИ) или NAND (НЕИ). А из таких вентилей можно собрать любую логическую схему. Больше того, управляя смещением, легко переключаться между NOR и NAND, то есть на лету менять архитектуру процессора.
Несмотря на шум, вероятность безошибочного переключения вентиля близка к единице. Кроме того, у стохастического резонанса с прямоугольными импульсами на входе есть целое плато оптимального уровня шума. То есть вентили будут надежно работать, даже если шум увеличится, например, из-за нагрева процессора. По оценкам, уровень шума, оптимальный для такой гибкой логики, сопоставим с шумом транзисторов в чипах следующих поколений. А поскольку для переключения частично используется энергия самого шума, такие чипы должны быстро работать и слабо греться. То есть перспективы, по мнению авторов и некоторых специалистов, открываются самые радужные...
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}