Les centres de données traitent les données et distribuent les résultats à des rythmes étonnants, et des systèmes aussi robustes nécessitent une quantité importante d'énergie - tant d'énergie, En réalité, que les technologies de l'information et de la communication devraient représenter 20 % de la consommation totale d'énergie aux États-Unis d'ici 2020.

Pour répondre à cette demande, une équipe de chercheurs du Japon et des États-Unis a développé un cadre pour réduire la consommation d'énergie tout en améliorant l'efficacité. Ils ont publié leurs résultats le 19 juillet dans Rapports scientifiques , une La nature journal.

"L'importante consommation d'énergie est devenue un problème critique dans la société moderne, " a déclaré Olivia Chen, auteur correspondant de l'article et professeur adjoint à l'Institut des sciences avancées de l'Université nationale de Yokohama. « Il existe un besoin urgent de technologies informatiques extrêmement économes en énergie. »

L'équipe de recherche a utilisé un processus de logique numérique appelé Adiabatic Quantum-Flux-Parametron (AQFP). L'idée derrière la logique est que le courant continu doit être remplacé par du courant alternatif. Le courant alternatif agit à la fois comme signal d'horloge et comme source d'alimentation, car le courant change de direction, il signale la prochaine phase de temps pour le calcul.

La logique, selon Chen, pourrait améliorer les technologies de communication conventionnelles avec les procédés de fabrication actuellement disponibles.

"Toutefois, il manque une systématique, cadre de synthèse automatique pour traduire de la description logique de haut niveau aux structures de netlist de circuits adiabatiques Quantum-Flux-Parametron, " Chen a dit, se référant aux processeurs individuels dans le circuit. "Dans ce document, nous comblons cet écart en présentant un flux automatique. Nous démontrons également que l'AQFP peut réduire la consommation d'énergie de plusieurs ordres de grandeur par rapport aux technologies traditionnelles."

Les chercheurs ont proposé un cadre descendant pour les décisions informatiques qui peuvent également analyser ses propres performances. Pour faire ça, ils ont utilisé la synthèse logique, un processus par lequel ils dirigent le passage des informations à travers des portes logiques au sein de l'unité de traitement. Les portes logiques peuvent prendre un peu d'informations et émettre une réponse par oui ou par non. La réponse peut déclencher d'autres portes pour répondre et faire avancer le processus, ou l'arrêter complètement.

Avec cette base, les chercheurs ont développé une logique de calcul qui prend la compréhension de haut niveau du traitement et de la quantité d'énergie qu'un système utilise et dissipe et la décrit comme une carte optimisée pour chaque porte du modèle de circuit. De là, Chen et l'équipe de recherche peuvent équilibrer l'estimation de la puissance nécessaire pour traiter à travers le système et l'énergie que le système dissipe.

Selon Chen, cette approche compense également l'énergie de refroidissement nécessaire pour les technologies supraconductrices et réduit la dissipation d'énergie de deux ordres de grandeur.

« Ces résultats démontrent le potentiel de la technologie et des applications AQFP pour les applications à grande échelle, calculs performants et économes en énergie, " dit Chen.

Finalement, les chercheurs prévoient de développer un cadre entièrement automatisé pour générer la disposition de circuit AQFP la plus efficace.

« Les résultats de synthèse des circuits AQFP sont très prometteurs en termes de calcul à haute efficacité énergétique et performant, " Chen a dit. " Avec l'avancement futur et la maturité de la technologie de fabrication AQFP, nous anticipons des applications plus larges allant des applications spatiales aux installations informatiques à grande échelle telles que les centres de données."