Асинхронные FPGA и позитронный мозг

[vak]

Такое ощущение, что грядёт тихая революция в области цифровой логики: переход на асинхронный дизайн. Любопытный, но малоизвестный факт: в 2012 году Интел предоставил стартапу Achronix свои заводы для производства асинхронных FPGA-чипов.

Есть несколько методологий асинхронного дизайна. Одна из них, под названием Null Convention Logic (сокращённо NCL), в качестве базового элемента использует так называемый пороговый вентиль. Обозначается он так:



Как и традиционный логический вентиль типа И или ИЛИ, он имеет несколько входов, один выход и, возможно, инверсию выхода. Кроме того, у него есть параметр M - порог срабатывания. К примеру, вентиль с порогом 2 переходит в активное состояние, когда как минимум два входа активны. В неактивное состояние пороговый вентиль переходит, когда все входы неактивны. Заметьте: вентиль с порогом M>1 обладает гистерезисом. Пока количество активных входов меньше порога, он сохраняет предыдущее состояние.

Из таких вентилей, применяя dual-rail протокол, можно строить цифровые логические схемы произвольной сложности. Например, так выглядит однобитный полный сумматор:


Для сравнения, полный сумматор на традиционной логике:



А теперь самое интересное. Знаете ли вы, как устроен нейрон, элементарный кирпичик нервной системы и мозга? Он имеет несколько отростков-дендритов (входов) и один аксон (выход). Для возбуждения нейрона нужно раздражение от нескольких дендритов (порог). Очень похоже на NCL-вентиль, не так ли?


Представьте, что через некоторое время, усилиями биохимиков и генетиков, можно будет выращивать "живые" нейронные сети заданной конфигурации. Если вы помните, в известной новелле Азимова про три закона робототехники, всё начиналось с изобретения позитронного мозга. Возможно, не так долго осталось ждать.

До сих пор разработка асинхронных логических схем осложнялась отсутствием возможности прототипирования и отладки их с использованием FPGA. Чипы Achronix могут поправить ситуацию.

Comments

[rdia.livejournal.com]

Я про это знаю - поэтому и написал в кавычках.

Мне больше интересно про то, почему в мозгах от 4-х до 9-ти регистров. Вы что-то буркнули в прошлый раз про 2-3 дерево, но я, хоть убей, не понимаю, как получается 4-9.

Это слои 2-3 дерева с 1-го по 3-ий? Но тогда второй слой - это уже 3 узла, а 3-ий - до 9-ти. Или это просто третий слой, который тогда может иметь от 4-х до 9-ти узлов?

[vit-r.livejournal.com]

Как-то так

     *
    / \
   *   *
  /\   /\
 *  * *  *

         *
       / | \
     /   |   \
    /    |    \
   *     *     *
  /|\   /|\   /|\ 
 * * * * * * * * *

И это не слои, а деревья в сети. Насколько понимаю, любая точка может иметь контакты с иерархией в другом дереве.

И деление - это вывод из синергетики. Что там в голове - будет намного сложнее.