美国科学家开发了基于非线性计算机电路混沌理论– 数学的一个分支，涉及如此复杂和敏感的系统，即使是微小的变化也会造成巨大的后果。
新方法可能会带来更高效的芯片，运行时的功耗更少，并可以帮助我们有效地保持摩尔定律活。
摩尔定律基本上规定集成电路中晶体管的数量大约每两年就会增加一倍。换句话说，由于晶体管数量不断增加，计算机芯片的复杂性和处理能力不断增加。
但摩尔定律的问题——由英特尔联合创始人戈登·摩尔– 这是基于他的观察早在 20 世纪 60 年代。
尽管由于计算机芯片设计和制造领域数十年不断的技术进步，摩尔定律基本上已经维持了 50 年，没有人期望它会无限期地持续下去，因为晶体管数量加倍意味着晶体管越来越薄、越来越小那仅测量纳米尺寸。
在某种程度上，这不再是一个巧妙的工程问题，而更多地是一个不可避免的物理定律的前景——甚至摩尔本人也这么认为。
“总有一天它必须停止，”摩尔观察到去年是他的法律颁布 50 周年纪念日。 “没有像这样的指数永远持续下去。”
但由于基于混沌的电路，摩尔定律的精神（如果不是技术上的晶体管数量）可能会继续有增无减。
“我们在晶体管尺寸方面已经达到了物理极限，因此我们需要一种新方法来增强微处理器的性能，”首席研究员 Behnam Kia 说道来自北卡罗来纳州立大学。 “我们建议利用混沌理论——系统自身的非线性——使晶体管电路能够被编程来执行不同的任务。”
在他们的最新项目中，起亚的团队设计了一种非线性芯片，与传统线性电路相比，它可以用更少的晶体管来执行多种功能。
传统的线性晶体管设计每个晶体管电路只执行一项任务，而非线性和可重新配置的晶体管电路可以在其电路中包含许多丰富的模式，可以在不同的时间以不同的方式选择性地使用这些模式。
结果并不是我们经常在对话意义上使用的“混乱”，即无序。混沌理论是关于动态系统如何对起始条件敏感，这可以在系统内产生新的效果 - 通常用蝴蝶效应。
就计算机电路而言，“[我们]利用这些动态级行为使用同一电路执行不同的处理任务，”起亚说。 “因此，我们可以少花钱多办事。”
这是一种完全不同的方法，只是缩小和压缩更多晶体管，因为它首先重新构想了晶体管是什么以及它的能力。它可能会带来新的增益，这是仅通过使用更小的电路增加晶体管数量所无法实现的。
正如丹尼尔·库珀在恩杰特解释：
“想象一下一家工厂，每个电路都有一名拿着计算器的员工，他们每天的工作就是一遍又一遍地计算一个方程式。第一批芯片只有少数员工，但随着时间的推移，墙壁被推倒了，计算器缩小了，员工体重减轻了，这意味着更多的人挤在同一栋大楼里，但每个人仍然只是在需要时做一点数学运算。”
相比之下，非线性晶体管会更加灵活。就工厂的比喻而言，“工厂将停止雇用更多的人，而是培训那些已经在那里的人进行多种计算。这样，你就可以用相同数量的晶体管/员工做更多的工作/数学。”恩杰特解释说。
现在还处于早期阶段，但研究人员表示，他们目前正在研究的非线性电路可以通过现有计算机芯片使用的相同制造工艺来制造 - 这意味着如果业界有兴趣投资他们的研究，混沌电路可能只是在不久的将来，我们将在我们的设备中找到一个家。
如果确实如此，我们无法得知这些新芯片的功能究竟会强大多少，但到目前为止，研究人员本身并不缺乏信心。
“我们相信这款芯片将有助于解决以更少的晶体管实现更高处理能力的需求挑战。”起亚 说。
“100 个可变形非线性混沌电路的潜力相当于 10 万个电路，或者 1 亿个晶体管的潜力相当于 30 亿个晶体管，这有望扩展摩尔定律，而不是每两年将晶体管数量增加一倍而是通过增加晶体管在非线性和混沌电路中的组合能力来实现。”
研究结果报告于IEEE 电路与系统汇刊 II：快速简报。
