Het elektrochemische systeem (m) en het reactiesignaal (r) afhankelijk van het invoersignaal (l) `(afb: univ. van Osaka)

Ik kan me voorstellen dat je met transistoren kunt rekenen, zelfs, met moeite, ook nog dat dat met kwantumbits mogelijk is, maar met een bak water? Onderzoeksters van de universiteit van Osaka schijnen daarin geslaagd te zijn door gebruik te maken van elektrochemische reacties. Als dat zo is moet dat een heel traag rekentuig zijn (maar ja, ik (=as) heb nergens verstand van…)….
De computers, de digitale, zijn de laatste tientallen jaren steeds sneller en bijdehanter geworden, maar die techniek loopt nu zo langzamerhand tegen zijn grenzen aan. Vandaar dat vrij algemeen gedacht wordt dat de kwantumcomputer de toekomst is, maar daar zijn nog steeds veel problemen mee. Daar komt bij dat kunstmatige intelligentie steeds populairder (en bruikbaarder) wordt, maar die systemen vreten veel energie. Een oplossing voor dat probleem zou het, wat genoemd wordt, reservoirrekenen kunnen zijn. De onderzoeksters in Japan hebben nu een eenvoudige reservoirrekenaar gemaakt gebaseerd op elektrische stromen in een bak water.
Reservoirrekenen is een vrij nieuw idee. In plaats dat, zoals nu met digitale systemen, je met binaire programma’s werkt, werk je met de reacties van een niet-lineair systeem, het reservoir, om het rekenwerk te doen. Er zijn verschillende systemen te bedenken die dat zouden kunnen, zoals kwantumprocessen of optica. Hier hebben de onderzoeksters dus gekozen voor een bak met (een) water(oplossing).
“Ons systeem bestaat uit negentig vlakke elektrodeparen met een ionoplossing”, legt Megumi AKai-Kasaya uit. “De reactiespanning ten gevolge van een aangelegde spanning wordt gebruikt als een ‘antwoord’ van het reservoir.” Die reactiespanning is een gevolg van de ionenstromen in de oplossing en de elektrochemische stroom. Die invoer/uitvoerrelatie is zowel niet-lineair als reproduceerbaar en is daarmee bruikbaar voor reservoirrekenen. Een meervoudig dataverzamelsysteem op het ‘apparaat’ bestuurt de uitleesknooppunten (ik neem aan dat dat de elektroden zijn; as), waardoor parallel testen mogelijk is.

De onderzoeksters gebruikten de opzet om twee vloeistoffen te beoordelen: een oplossing van polyoxometalaatmoleculen en gedeïoniseerd water. Het systeem vertoonde in beide gevallen een ‘voorwaarts verband’ tussen de knooppunten, zij het met verschillen. Akai-Kasaya: “De poloxometalaatoplossing vergrootte de verscheidenheid van de reactiestroom, waardoor het goed bruikbaar zou zijn voor het voorspellen van periodieke signalen. Het bleek echter dat gedeïoniseerd water het beste is voor het oplossen van de tweedeorde-lineaire-problemen.”

Handschriftherkenning

De goede prestaties van beide vloeistoffen zou een bewijs zijn dat reservoirrekenen, in theorie, geschikt zouden zijn voor ingewikkelder opdrachten zoals handschriftherkenning, het vinden van afzonderlijke woorden en andere classificeringstaken, stellen de onderzoeksters.

De onderzoeksters denken dat ionoverdracht met minimale, snelle elektrochemische reacties de mogelijkheid in zich heeft om een krachtiger rekensysteem te creëren, dat goedkoop is en weinig energie vergt. De eenvoud van de systemen zou de weg openen naar nieuwe toepassingen voor rekensystemen, die gebaseerd zijn op elektrochemische reacties.

Bron: Alpha Galileo