首台“热力学计算机”问世
参考消息网1月24日报道 据英国《新科学家》周刊网站1月16日报道，科学家研制的首台“热力学计算机”能利用热波动进行计算。
一台史无前例的计算机可以利用我们这个世界固有的随机热“噪声”进行计算。它由常规商用元件构成，最终有可能比传统计算机更高效地运行人工智能程序。
在传统计算机里，所有计算归根结底都是“1”和“0”的序列，用许多微型开关的“开”和“关”来代表。但这些计算机必须应对随机热力学“噪声”，比如一个电路升温并意外地把“0”变成“1”。这种“噪声”会导致错误，但纽约初创企业“常规计算”公司的帕特里克·科尔斯及其同事找到了方法，能制造出反而可以利用这一点的计算机。
科尔斯说，该团队兴奋地发现，概率人工智能（人工智能的一种）数学运算和热力学物理学之间存在天然的匹配。这就意味着，为识别和利用热力学“噪声”而制造的硬件，也可以提高概率人工智能计算的能效。
“热力学计算机”通过物理环境而不是键盘接收输入信息。例如，它能探测到自己的某个元件是否变热。由于这个变热的元件随后会自然地发生温度变化，该计算机可以利用这一过程进行计算。因为变热的元件无论怎样都会发生温度变化，利用这一点进行计算可以提高计算机的效率。
研究人员在一块电路板（与传统计算机使用的电路板类似）上制造了一台原型“热力学计算机”——他们将其命名为“随机处理器”（SPU）。它包含8个相互连通的电路，每个电路都用电振荡（有点像钟摆摆动的电子版）来存储能量。
为了使用SPU，“常规计算”公司的团队让它接触充满“噪声”的电流，即有随机小幅波动的电流，而不是稳定的电流。研究人员通过改变输入电流进行了不同的计算，他们调整一个电路对另一个的影响，并通过测量包括电路电流和电压在内的多种属性来衡量SPU的状态。
他们通过成功运行一个能求得“数学矩阵”的逆矩阵（一种非常有挑战性的计算）的程序对SPU进行了测试。他们还运行了几个对创建和使用生成式人工智能算法来说非常重要的程序。同样在“常规计算”公司工作的法里斯·斯巴希说，最令人兴奋的一个程序被称为“不确定性量化”，它也许最终能帮助“创建知道自己不知道多少的人工智能”。
加利福尼亚大学圣迭戈分校的托德·希尔顿说：“我认为，利用热力学计算能做些什么还没有得到普遍的理解。这是一个好的开始。”
他说，热力学也在传统计算机里发挥着作用，但传统计算机硬件的制造方式导致计算机状态的所有变化都必须由人类操作员来指导或推动，对于像人工智能这样的应用来说，这样做可能要耗费大量精力。
希尔顿说：“热力学计算背后的基本观点是，本质上，如果我们在告诉硬件该做什么时少制定些规则，让它更自然地进行这些已经存在的热力学进程……那么，我们就可以得到能力强大得多的人工智能系统，能效可能也高得多。”
西班牙庞培法布拉大学的阿尔捷米·科尔钦斯基说，如果SPU的规模扩大且能非常迅速地求得逆矩阵，那么它还会对人工智能以外的计算有用。他说：“逆矩阵对所有数值计算都很重要。”但现在，新计算机只是一台原理论证设备。科尔钦斯基说，最重要的是，测试涉及向该计算机输入内置波动的电流，而不是让它利用周围环境里的自然热力学波动。
但“常规计算”公司的团队确信可以在5年内扩大和改进目前的计算机，以进一步展示其潜能。