Sirkuit Mirip Neuron Membawa Komputer Mirip Otak Selangkah Lebih Dekat

Sirkuit Mirip Neuron Membawa Komputer Mirip Otak Selangkah Lebih Dekat – Untuk pertama kalinya, rekan-rekan saya dan saya telah membangun satu perangkat elektronik yang mampu menyalin fungsi sel-sel neuron di otak. Kami kemudian menghubungkan 20 dari mereka bersama-sama untuk melakukan perhitungan yang rumit. Karya ini menunjukkan bahwa secara ilmiah mungkin untuk membuat komputer canggih yang tidak bergantung pada transistor untuk menghitung dan yang menggunakan daya listrik jauh lebih sedikit daripada pusat data saat ini.

Sirkuit Mirip Neuron Membawa Komputer Mirip Otak Selangkah Lebih Dekat

Penelitian kami, yang saya mulai pada tahun 2004, dimotivasi oleh dua pertanyaan. Bisakah kita membangun satu elemen elektronik – setara dengan transistor atau sakelar – yang melakukan sebagian besar fungsi neuron yang diketahui di otak? Jika demikian, dapatkah kita menggunakannya sebagai blok bangunan untuk membangun komputer yang berguna? idn poker

Neuron disetel dengan sangat halus, dan begitu juga elemen elektronik yang menirunya. Saya ikut menulis makalah penelitian pada tahun 2013 yang menjelaskan secara prinsip apa yang perlu dilakukan. Rekan saya Suhas Kumar dan yang lainnya membutuhkan lima tahun eksplorasi yang cermat untuk mendapatkan komposisi dan struktur material yang tepat untuk menghasilkan properti yang diperlukan yang diprediksi dari teori.

Kumar kemudian melangkah lebih jauh dan membangun sirkuit dengan 20 elemen ini yang terhubung satu sama lain melalui jaringan perangkat yang dapat diprogram untuk memiliki kapasitansi tertentu, atau kemampuan untuk menyimpan muatan listrik. Dia kemudian memetakan masalah matematika ke kapasitansi dalam jaringan, yang memungkinkan dia untuk menggunakan perangkat untuk menemukan solusi untuk versi kecil dari masalah yang penting dalam berbagai analitik modern.

Contoh sederhana yang kami gunakan adalah melihat kemungkinan mutasi yang terjadi dalam keluarga virus dengan membandingkan potongan informasi genetik mereka.

Mengapa itu penting?

Performa komputer dengan cepat mencapai batas karena ukuran transistor terkecil di sirkuit terpadu kini mendekati lebar 20 atom. Lebih kecil dan prinsip-prinsip fisik yang menentukan perilaku transistor tidak berlaku lagi. Ada kompetisi berisiko tinggi untuk melihat apakah seseorang dapat membuat transistor yang jauh lebih baik, metode untuk menumpuk transistor atau perangkat lain yang dapat melakukan tugas yang saat ini membutuhkan ribuan transistor.

Pencarian ini penting karena orang telah terbiasa dengan peningkatan eksponensial kapasitas komputasi dan efisiensi selama 40 tahun terakhir, dan banyak model bisnis dan ekonomi kita telah dibangun di atas harapan ini. Insinyur dan ilmuwan komputer kini telah membangun mesin yang mengumpulkan sejumlah besar data, yang merupakan bijih dari mana komoditas yang paling berharga, informasi, disempurnakan. Volume data itu hampir dua kali lipat setiap tahun, yang melampaui kemampuan komputer saat ini untuk menganalisisnya.

Apa penelitian lain yang sedang dilakukan di bidang ini?

Teori dasar fungsi neuron pertama kali diusulkan oleh Alan Hodgkin dan Andrew Huxley sekitar 70 tahun yang lalu, dan masih digunakan sampai sekarang. Ini sangat kompleks dan sulit untuk disimulasikan di komputer, dan baru-baru ini telah dianalisis ulang dan dimasukkan ke dalam matematika teori dinamika nonlinier modern oleh Leon Chua.

Sirkuit Mirip Neuron Membawa Komputer Mirip Otak Selangkah Lebih Dekat

Saya terinspirasi oleh pekerjaan ini dan telah menghabiskan sebagian besar dari 10 tahun terakhir mempelajari matematika yang diperlukan dan mencari tahu bagaimana membangun perangkat elektronik nyata yang bekerja seperti yang diprediksi teori.

Ada banyak tim peneliti di seluruh dunia yang mengambil pendekatan berbeda untuk membangun chip komputer yang mirip otak, atau neuromorfik.

Apa berikutnya

Tantangan teknologi sekarang adalah untuk meningkatkan demonstrasi bukti prinsip kami menjadi sesuatu yang dapat bersaing dengan raksasa digital saat ini.…

Continue Reading

Share

Pekerjaan Computer Science Membayar Dengan Baik dan Berkembang Pesat

Pekerjaan Computer Science Membayar Dengan Baik dan Berkembang Pesat – Ketika datang ke kesenjangan digital, seringkali fokusnya adalah bagaimana kurangnya layanan internet dan teknologi dasar akan merugikan kinerja akademik siswa. Hal ini terutama berlaku selama pandemi, ketika sebagian besar sekolah beroperasi secara online.

Pekerjaan Computer Science Membayar Dengan Baik dan Berkembang Pesat

Tetapi sebagai pendidik STEM di salah satu perguruan tinggi kulit hitam elit bangsa, saya melihat efek negatif lain dari kesenjangan digital: kesenjangan rasial di bidang ilmu komputer. idn play

Ilmu komputer adalah salah satu bidang dengan pertumbuhan tercepat dan bayaran tertinggi. Jadi jika siswa dari kelompok tertentu dikucilkan dari lapangan, itu berarti pendidikan publik gagal dalam perannya sebagai penyeimbang yang besar.

Saya melihat beberapa cara untuk itu berubah. Tapi pertama-tama, beberapa statistik.

Warna ilmu komputer

Ketika Anda melihat ilmu komputer, hanya 8,9% dari lebih dari 71.000 gelar sarjana yang diberikan dalam bidang ini pada tahun 2017 diberikan kepada siswa kulit hitam, dan hanya 10,1% diberikan kepada siswa Latin, data federal menunjukkan. Ini jauh lebih kecil daripada persentase orang kulit hitam dan Latin di Amerika Serikat: masing-masing 13,4% dan 18,5%.

Angka-angkanya juga suram di industri teknologi. Di Google, hanya 9,6% dari tenaga kerjanya di AS yang berkulit hitam atau Latin. Di Apple, hanya 14% tenaga kerja teknologinya yang berkulit hitam atau Latin. Hal ini sangat memprihatinkan mengingat kedua kelompok tersebut merupakan 30% dari angkatan kerja AS.

Kesenjangan ini tidak dimulai ketika seorang mahasiswa melangkah ke kampus perguruan tinggi dan memilih jurusan. Sebaliknya, mereka mulai di sekolah dasar, menengah dan tinggi.

Inilah sebabnya, pada tahun 2016, Presiden Barack Obama saat itu meluncurkan Ilmu Komputer untuk Semua. Pada tahun yang sama, Dewan Perguruan Tinggi meluncurkan kursus Penempatan Lanjutan baru – Prinsip Ilmu Komputer AP – yang dirancang khusus untuk meningkatkan kesempatan bagi semua siswa untuk belajar ilmu komputer.

Kursus ini sangat berhasil dalam misinya. Jumlah siswa yang mengikuti ujian akhir kursus – yang berpotensi memungkinkan mereka untuk mendapatkan kredit perguruan tinggi untuk kelas ilmu komputer sekolah menengah mereka – meningkat lebih dari dua kali lipat selama tiga tahun pertama, dari 43.780 pada tahun 2017 menjadi 94.360 pada tahun 2019.

Namun, data juga menunjukkan bahwa upaya untuk meningkatkan akses ini tidak banyak membantu untuk memperkecil kesenjangan antara siswa kulit hitam dan Latin dan rekan kulit putih dan Asia mereka.

Pada tahun 2019, penelitian menunjukkan, hanya 7% siswa yang mengikuti ujian Prinsip Ilmu Komputer AP berkulit hitam dan hanya 20% yang Latin, dibandingkan dengan 66% untuk siswa kulit putih dan Asia.

Ini mengganggu mengingat 14,7% siswa sekolah menengah AS berkulit hitam dan 26,8% adalah Latin. Juga, hanya mengambil kursus tidak berarti siswa akan menguasai materi. Dalam Prinsip Ilmu Komputer AP, tingkat kelulusan ujian untuk siswa kulit hitam dan Latin rata-rata 51% dibandingkan dengan 80% untuk siswa kulit putih dan Asia.

Dalam pandangan saya, data ini menunjukkan bahwa partisipasi yang berhasil dalam ilmu komputer membutuhkan lebih dari sekadar menyediakan kelas ilmu komputer. Berikut ini adalah lima hal yang saya yakini sangat penting untuk membuat perbedaan tentang siapa yang akan dapat mengamankan pekerjaan ilmu komputer di masa depan.

1. Guru berkualitas tinggi

Seperti halnya mata pelajaran lainnya, penting bahwa semua siswa diajar oleh seseorang dengan dasar yang kuat, dan semangat untuk, konten yang diajarkan. Mempekerjakan guru dengan latar belakang bisa jadi sulit karena mereka memiliki begitu banyak pilihan pekerjaan lain, biasanya dengan gaji yang lebih tinggi.

Banyak negara bagian mencoba mencari cara untuk memungkinkan lebih banyak guru mengajar ilmu komputer tanpa menurunkan kualitas pengajaran. Misalnya, di Georgia, ketika legislator negara bagian mengesahkan undang-undang yang mengharuskan ilmu komputer diajarkan di semua sekolah menengah dan atas, negara bagian mengalokasikan uang untuk hibah guna merekrut dan melatih lebih banyak guru ilmu komputer.

2. Ruang kelas yang otentik secara budaya

Agar siswa benar-benar terhubung dengan ilmu komputer, mereka harus melihat diri mereka sendiri dan komunitas mereka tercermin dalam materi kelas. Ini bisa melalui hal-hal sederhana, seperti memasang poster orang-orang yang memiliki latar belakang yang sama dan yang telah maju dalam karir STEM.

Tapi itu juga bisa dilakukan dengan menciptakan pelajaran yang lebih relevan secara budaya. Misalnya, program Georgia Tech yang disebut EarSketch mengajarkan siswa sekolah menengah dan perguruan tinggi untuk menggunakan ilmu komputer untuk membuat musik. Di Universitas Johnson C. Smith, siswa menggunakan analisis olahraga untuk memeriksa kinerja tim bola basket sekolah guna membantu tim meningkatkan kemampuannya di lapangan.

Itulah salah satu tujuan dari kurikulum ilmu komputer yang disebut KAPASITAS. Kurikulum menggunakan ilmu komputer untuk mengajar siswa bagaimana mengadvokasi diri mereka sendiri dan komunitas mereka dengan memungkinkan mereka untuk memilih dan memecahkan masalah yang mereka pilih sendiri.

3. Komputer dan internet berkecepatan tinggi di rumah

Agar berhasil di kelas ilmu komputer, seorang siswa harus memiliki akses ke komputer dan internet berkecepatan tinggi di rumah. Sayangnya, banyak yang tidak. Ini membatasi kemampuan mereka untuk mengembangkan fondasi pendidikan yang diperlukan untuk kesuksesan jangka panjang di lapangan.

Menyadari fakta ini, berbagai kota dan bisnis mulai menyediakan layanan internet gratis atau murah untuk membantu.

4. Akses ke mentor industri yang beragam

Karena orang kulit berwarna sangat kurang terwakili di industri teknologi, karyawan kulit berwarna di beberapa perusahaan teknologi telah membuat grup afinitas, seperti Jaringan Googler Hitam dan Jaringan Googler Hispanik, yang berupaya mendorong siswa kulit berwarna untuk mengejar karir di industri teknologi.

Sayangnya, pekerjaan ekstra ini sering kali tidak dibayar dan dapat menyebabkan para eksekutif percaya bahwa “masalah keragaman” telah terpecahkan. Pendekatan yang lebih baik adalah dengan menempatkan lebih banyak uang di belakang desain dan implementasi program pendampingan semacam ini, termasuk pendanaan untuk melihat seberapa baik mereka bekerja.

5. Program inklusif setelah sekolah dan musim panas

Baik itu tim robotika sepulang sekolah atau kamp pengkodean musim panas, program ekstrakurikuler adalah cara yang bagus untuk membuat siswa tertarik pada ilmu komputer.

Pekerjaan Computer Science Membayar Dengan Baik dan Berkembang Pesat

Sayangnya, kamp musim panas ini mungkin lebih mahal daripada yang mampu dibeli oleh beberapa siswa. Plus, banyak anak lebih suka tidak menjadi satu-satunya anak Hitam atau Latin di ruangan itu. Meskipun ada program yang berfokus pada diversifikasi ilmu komputer melalui program khusus untuk siswa kulit hitam dan Latin, semua program harus inklusif.

Salah satu contoh upaya untuk menciptakan program yang lebih inklusif adalah dari Iribe Initiative for Inclusion and Diversity in Computing. Alih-alih fokus pada satu kelompok, inisiatif ini dimaksudkan untuk melibatkan siswa yang beragam dalam program yang merayakan perbedaan mereka.…

Continue Reading

Share

Di Masa Depan, Semua Orang Mungkin Menggunakan Komputer Kuantum

Di Masa Depan, Semua Orang Mungkin Menggunakan Komputer Kuantum – Komputer pernah dianggap sebagai teknologi canggih, hanya dapat diakses oleh ilmuwan dan profesional terlatih. Tapi ada pergeseran seismik dalam sejarah komputasi selama paruh kedua tahun 1970-an. Bukan hanya karena mesin menjadi jauh lebih kecil dan lebih bertenaga — meskipun, tentu saja, mereka melakukannya. Itu adalah pergeseran siapa yang akan menggunakan komputer dan di mana: Komputer menjadi tersedia bagi semua orang untuk digunakan di rumah mereka sendiri.

Di Masa Depan, Semua Orang Mungkin Menggunakan Komputer Kuantum

Saat ini, komputasi kuantum masih dalam masa pertumbuhan. Komputasi kuantum menggabungkan beberapa konsep yang paling membingungkan dari fisika abad ke-20. Di AS, Google, IBM, dan NASA sedang bereksperimen dan membangun komputer kuantum pertama. China juga banyak berinvestasi dalam teknologi kuantum. idnplay

Sebagai penulis “Quantum Computing for Everyone,” yang akan dirilis pada bulan Maret, saya percaya bahwa akan ada pergeseran analog menuju komputasi kuantum, di mana para penggemar akan dapat bermain dengan komputer kuantum dari rumah mereka. Pergeseran ini akan terjadi jauh lebih cepat daripada yang disadari kebanyakan orang.

Munculnya komputer pribadi personal

Komputer modern pertama dibangun pada 1950-an. Mereka besar, sering tidak dapat diandalkan, dan menurut standar saat ini, tidak terlalu kuat. Mereka dirancang untuk memecahkan masalah besar, seperti mengembangkan bom hidrogen pertama. Ada konsensus umum bahwa ini adalah hal yang baik untuk komputer dan bahwa dunia tidak akan membutuhkan banyak dari mereka.

Tentu saja, pandangan ini ternyata sepenuhnya salah.

Pada tahun 1964, John Kemeny dan Thomas Kurtz menulis bahasa BASIC. Tujuan mereka adalah merancang bahasa pemrograman sederhana yang mudah dipelajari dan memungkinkan siapa saja memprogram. Akibatnya, pemrograman tidak lagi hanya untuk ilmuwan yang sangat terlatih. Siapa pun sekarang dapat belajar memprogram jika mereka mau.

Pergeseran dalam komputasi ini berlanjut ketika komputer rumah pertama muncul pada akhir 1970-an. Para penghobi sekarang dapat membeli komputer mereka sendiri dan memprogramnya di rumah. Orang tua dan anak-anak bisa belajar bersama. Komputer pertama ini tidak terlalu kuat dan ada beberapa hal yang dapat Anda lakukan dengan mereka, tetapi mereka mendapat sambutan yang sangat antusias.

Saat orang-orang bermain dengan mesin mereka, mereka menyadari bahwa mereka menginginkan lebih banyak fitur dan lebih banyak kekuatan. Pendiri Microsoft dan Apple memahami bahwa komputer rumahan memiliki masa depan yang cerah.

Hampir setiap orang Amerika sekarang memiliki laptop, tablet, atau smartphone – atau ketiganya. Mereka menghabiskan banyak waktu di media sosial, e-commerce, dan mencari di internet.

Tak satu pun dari kegiatan ini ada di tahun 1950-an. Tak seorang pun pada saat itu tahu bahwa mereka menginginkan atau membutuhkannya. Itu adalah ketersediaan alat baru, komputer, yang menyebabkan perkembangan mereka.

Masukkan kuantum

Komputasi klasik, jenis komputasi yang menggerakkan komputer di rumah Anda, didasarkan pada cara manusia menghitung. Ini memecah semua perhitungan menjadi bagian yang paling mendasar: angka biner 0 dan 1. Saat ini, komputer kita menggunakan bit – kata portmanteau dari angka biner – karena mudah diimplementasikan dengan sakelar yang berada dalam posisi hidup atau mati.

Perhitungan kuantum didasarkan pada bagaimana alam semesta menghitung. Ini berisi semua komputasi klasik, tetapi juga menggabungkan beberapa konsep baru yang berasal dari fisika kuantum.

Alih-alih bit komputasi klasik, komputasi kuantum memiliki qubit. Namun, hasil dari komputasi kuantum persis sama dengan hasil dari komputasi klasik: sejumlah bit.

Perbedaannya adalah, selama komputasi, komputer dapat memanipulasi qubit dengan lebih banyak cara dibandingkan dengan bit. Itu dapat menempatkan qubit dalam superposisi status dan menjeratnya.

Baik superposisi dan keterjeratan adalah konsep dari mekanika kuantum yang kebanyakan orang tidak kenal. Superposisi secara kasar berarti bahwa sebuah qubit dapat berada dalam campuran 0 dan 1. Keterikatan menunjukkan korelasi antara qubit. Ketika salah satu dari sepasang qubit yang terjerat diukur, itu segera menunjukkan nilai apa yang akan Anda dapatkan ketika Anda mengukur pasangannya. Inilah yang disebut Einstein sebagai “aksi seram di kejauhan”.

Matematika yang diperlukan untuk deskripsi lengkap mekanika kuantum sangat menakutkan, dan latar belakang ini diperlukan untuk merancang dan membangun komputer kuantum. Tetapi matematika yang dibutuhkan untuk memahami komputasi kuantum dan untuk mulai merancang sirkuit kuantum jauh lebih sedikit: Aljabar sekolah menengah pada dasarnya adalah satu-satunya persyaratan.

Komputasi kuantum dan Anda

Komputer kuantum baru saja mulai dibangun. Mereka adalah mesin besar yang agak tidak dapat diandalkan dan belum terlalu kuat.

Mereka akan digunakan untuk apa? Komputasi kuantum memiliki aplikasi penting dalam kriptografi. Pada tahun 1994, matematikawan MIT Peter Shor menunjukkan bahwa, jika komputer kuantum dapat dibangun, mereka akan mampu memecahkan metode enkripsi internet saat ini. Ini mendorong pembangunan cara-cara baru untuk mengenkripsi data yang dapat menahan serangan kuantum, meluncurkan era kriptografi pasca-kuantum.

Ini juga terlihat seolah-olah komputasi kuantum mungkin akan berdampak besar pada kimia. Ada reaksi tertentu bahwa komputer klasik mengalami kesulitan simulasi. Ahli kimia berharap komputer kuantum akan efisien dalam memodelkan fenomena kuantum ini.

Tapi saya rasa tidak masuk akal untuk berspekulasi tentang apa yang akan dilakukan kebanyakan orang dengan komputer kuantum dalam 50 tahun. Mungkin lebih masuk akal untuk bertanya kapan komputasi kuantum akan menjadi sesuatu yang dapat digunakan siapa saja dari rumah mereka sendiri.

Jawabannya adalah bahwa ini sudah mungkin. Pada tahun 2016, IBM menambahkan komputer kuantum kecil ke cloud. Siapa pun yang memiliki koneksi internet dapat merancang dan menjalankan sirkuit kuantum mereka sendiri di komputer ini. Sirkuit kuantum adalah urutan langkah dasar yang melakukan perhitungan kuantum.

Di Masa Depan, Semua Orang Mungkin Menggunakan Komputer Kuantum

Komputer kuantum IBM tidak hanya gratis untuk digunakan, tetapi komputer kuantum ini memiliki antarmuka grafis yang sederhana. Ini adalah mesin kecil, tidak terlalu kuat, seperti komputer rumah pertama, tetapi penggemar dapat mulai bermain. Pergeseran telah dimulai.

Manusia memasuki zaman ketika mudah untuk belajar dan bereksperimen dengan komputasi kuantum. Seperti komputer rumah pertama, mungkin tidak jelas bahwa ada masalah yang perlu diselesaikan dengan komputer kuantum, tetapi saat orang-orang bermain, saya pikir kemungkinan mereka akan menemukan bahwa mereka membutuhkan lebih banyak daya dan lebih banyak fitur. Ini akan membuka jalan bagi aplikasi baru yang belum pernah kita bayangkan.…

Continue Reading

Share