ÚC – Một nhóm các nhà nghiên cứu do Đại học Công nghệ Sydney (UTS – University of Technology Sydney) dẫn đầu, đã tạo ra một bước đột phá lớn trong lĩnh vực máy tính analog (*), khi các nhà khoa học đã phát triển một mạch điện tử có thể lập trình, khai thác các đặc tính của sóng điện từ tần số cao nhằm thực hiện quá trình xử lý song song phức tạp với tốc độ ánh sáng.
(*) Máy tính analog: là một máy tính xử lý thông tin bằng tín hiệu liên tục. Nó hoạt động với các đại lượng vật lý như điện áp hoặc chuyển động cơ học. Không giống như máy tính kỹ thuật số (digital) sử dụng số và mã nhị phân, máy tính analog giải quyết vấn đề bằng cách đo các giá trị liên tục này. Chúng hữu ích cho các phép tính liên quan đến dữ liệu thực tế thay đổi liên tục. Máy tính analog đã rất quan trọng trước khi máy tính kỹ thuật số trở nên phổ biến.

Mạch tích hợp vi sóng

Khám phá này mở ra một kỷ nguyên mới của máy tính, hoạt động vượt xa giới hạn của thiết bị điện tử kỹ thuật số thông thường, sử dụng ít năng lượng hơn, đồng thời thực hiện được một lượng lớn các phép tính.

Nghiên cứu có tiêu đề ‘Programmable circuits for analog matrix computations’ (tạm dịch là ‘Mạch điện tử có thể lập trình cho các phép tính ma trận analog’), đã được công bố trên tạp chí Nature Communications. Công trình nghiên cứu này được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Rasool Keshavarz từ đại học UTS và Phó giáo sư Mohammad-Ali Miri từ Viện Công nghệ Rochester (RIT – Rochester Institute of Technology), cùng với các đồng tác giả là Tiến sĩ Kevin Zelaya (thuộc viện RIT) và Phó giáo sư Negin Shariati (thuộc đại học UTS), Giám đốc sáng lập phòng thí nghiệm Công nghệ Tần số Vô tuyến và Truyền thông (RFCT – Radio Frequency and Communication Technologies).

Tiến sĩ Keshavarz, nghiên cứu viên cao cấp, kỹ sư hệ thống chính và Trưởng nhóm kỹ thuật tại Phòng thí nghiệm RFCT, chia sẻ: “Bước đột phá này mở đường cho các bộ xử lý có công nghệ analog tần số vô tuyến (RF – radio frequency) và vi sóng thế hệ tiếp theo với các ứng dụng trong lĩnh vực radar, truyền thông tiên tiến, cảm biến và công nghệ vũ trụ, những lĩnh vực yêu cầu hoạt động theo thời gian thực”.

Bản phác thảo của mạch điện tử có thể lập trình, được đề xuất cho các phép tính ma trận analog, có tích hợp bộ chia công suất (power dividers) và bộ dịch pha (phase shifters)

Phó giáo sư Miri đã nói rằng: “Chúng tôi đã kết hợp ngành vật lý và điện tử để thiết kế mạch tích hợp vi sóng có thể lập trình đầu tiên với khả năng thực hiện phép tính ma trận, một loại phép toán nền tảng đối với các công nghệ hiện đại”.

Máy tính kỹ thuật số (digital) thông thường bị giới hạn bởi các yếu tố như quá trình chuyển mạch bóng bán dẫn, tốc độ xung nhịp (tốc độ bộ xử lý kỹ thuật số thực hiện các lệnh), sự tỏa nhiệt và hiệu quả năng lượng.

Ngược lại, máy tính analog xử lý thông tin trực tiếp bằng cách sử dụng các tín hiệu liên tục như sóng điện từ, cho phép nhiều phép tính được thực hiện song song và ít tiêu hao năng lượng hơn nhiều.

Các ứng dụng tiềm năng rất đa dạng. Các bộ xử lý analog siêu nhanh có thể cung cấp sức mạnh cho các mạng không dây thế hệ tiếp theo, radar và cảm biến thời gian thực cho lĩnh vực quốc phòng và không gian, giám sát tiên tiến trong khai thác mỏ và nông nghiệp, cùng với các công cụ mới cho nghiên cứu công nghiệp và khoa học.

Tiến sĩ Keshavarz nói thêm: “Bằng cách thiết lập một nền tảng cho việc xử lý tín hiệu analog có thể mở rộng, sự hợp tác này đưa đại học UTS và các đối tác quốc tế của họ đi đầu trong mô hình tính toán mới, tích hợp vật lý cấp độ thiết bị với các ứng dụng cấp độ hệ thống”.

Nghiên cứu này đánh dấu sự khởi đầu của một lộ trình nghiên cứu rộng lớn hơn. Các nghiên cứu tiếp theo đã được chuẩn bị để mở rộng công nghệ theo hướng các kiến ​​trúc cấp độ hệ thống thực tiễn, để điện toán có thể vượt ra ngoài giới hạn kỹ thuật số.

Phó giáo sư Shariati chia sẻ: “Nghiên cứu mới này là một ví dụ tuyệt vời về việc biến một khái niệm táo bạo thành hiện thực thông qua sự hợp tác đa ngành đẳng cấp thế giới. Bằng cách kết hợp chuyên môn về điện tử, kỹ thuật tần số vô tuyến, vật lý và quang tử trên khắp nước Úc và Mỹ, nhóm nghiên cứu đã đưa bước đột phá này từ lý thuyết sang nền tảng thực tế, mở đường cho các hệ thống máy tính thế hệ tiếp theo”.

Để xem các tin bài khác về “Máy tính analog”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Electronics Online