Netzwerk
Wireless Lan
Fachartikel
Wireless Lan Zubehör
Notebook Wireless Lan
Wireless Lan Technik
Wireless Lan System
Wireless Lan Netzwerk
Wireless Lan Management
Verzeichnis
Impressum - Datenschutz
Wireless Lan Blog
Infos zum WLan-USB-S...
Tipps zu WDS und Rep...
Frequenzen bei WLan
Infos zum WLan-USB-S...
Sendeleistung von WL...

Anzeige

Warum analoge Computer ein Comeback erleben

Warum analoge Computer ein Comeback erleben

 

Unser Zeitalter ist digital. In fast jeder Alltagselektronik stecken Mikrochips, die mit Bits und Bytes rechnen. Auch die künstlichen Intelligenzen (KI), die eine immer größere Rolle spielen, basieren auf digitalen Computern. Doch in Zukunft könnte sich das ändern. Denn ausgerechnet bei der KI, bei Quantencomputern und in anderen, hochmodernen Systemen könnten die längst totgeglaubten analogen Computer die digitalen Technologien ablösen. Warum das so ist und welche Vorteile analoge Computer bieten, erklären wir in diesem Beitrag.

 

Wieso sind digitale Computer nicht immer die beste Lösung?

Rechensysteme mit Bits und Bytes sind allgegenwärtig. Sie sind nicht nur in Handys, PCs und Supercomputern enthalten, sondern steuern auch Fahrzeuge, Ampeln, technische Anlagen und verschiedenste Elektrogeräte. Auch für KI bilden sie die Basis. Allerdings kommen digitale Computer langsam an ihre Grenzen. Außerdem sind sie nicht für alle Aufgaben optimal geeignet.

So wird die Schnelligkeit immer dann zum Problem, wenn eine komplexe Aufgabe mit vielen Variablen gelöst werden muss. Denn ein digitaler Rechner braucht einen Algorithmus, der die Arbeit in einzelne Schritte aufteilt. Ein digitaler Computer zerhackt also gewissermaßen ein kontinuierliches, zusammenhängendes Problem in lauter kleine Stücke. Je komplexer eine Aufgabe ist, desto mehr dieser Einzelschritte sind notwendig. Doch damit steigt gleichzeitig auch der Rechenaufwand.

Ein anderer Aspekt ist, dass der Computer die Informationen ständig zwischen dem Speicher und dem Prozessor hin- und herbewegen muss, weil der zentrale Algorithmus alle Rechenprozesse steuert. Das kostet ebenfalls Zeit und Energie. Der Stromverbrauch von modernen Hochleistungsrechnern ist deshalb entsprechend hoch. Jüngsten Schätzungen zufolge werden täglich rund 564 Megawattstunden Strom benötigt, nur um das KI-System ChatGPT zu betreiben und die Nutzeranfragen zu beantworten.

 

Wie funktionieren analoge Rechner?

Auf der Suche nach energiesparenden Alternativen oder zumindest Ergänzungen zum digitalen Rechnen erlebt mit Analogrechnern eine Technologie ein Comeback, die schon lange totgesagt war. Bereits vor Jahrhunderten halfen analoge Rechnern dabei, die Bewegungen der Gestirne oder den Wechsel zwischen Ebbe und Flut auszurechnen. Sogar an Bord der Apollo-Missionen zum Mond waren noch analoge Computerbestandteile im Einsatz.

Anders als digitale Computer werden analoge Rechner weder von einem Algorithmus gesteuert, noch rechnen sie mit Nullen und Einsen. Stattdessen bildet die mechanische oder elektrische Verschaltung ihrer Komponenten die Gesetzmäßigkeiten und Einflussfaktoren ab, die berechnet werden sollen. In den alten Gezeiten-Rechnern zum Beispiel spiegeln Zahnräder und deren Kettenverbindungen wider, wie sich die Einflüsse von Mond, Sonne, Erddrehung und Küstenform verstärken oder aufheben. In elektrischen Analogrechnern sind die Verkabelungen dafür zuständig.

Der große Vorteil liegt darin, dass ein analoger Computer wenig Zeit und Energie braucht, wenn er einmal an seine Aufgabe angepasst ist. Nachteilig ist aber, dass er nicht universell eingesetzt werden kann. Um einen Analogrechner für eine neue Aufgabe einzurichten, müssen mitunter erst unzählige Leitungen umgesteckt werden.

 

Analoge Technik für KI

Trotz der Nachteile rücken analoge Computer wieder in den Fokus und die Branchenriesen arbeiten erneut an analoger Rechnertechnik. Ein wesentlicher Grund dafür ist die künstliche Intelligenz. Wie ein analoger Rechner basieren nämlich auch die neuronalen Netzwerke der KI-Systeme auf dem vernetzten Zusammenwirken von vielen dezentralen Recheneinheiten. Sie setzen sich aus vielen einzelnen Rechenelementen zusammen, die clever miteinander vernetzt sind. Doch eine zentrale Verarbeitungseinheit gibt es nicht.

KI lernt, indem sie bestimmte Pfade innerhalb dieses Netzwerks stärker gewichtet als andere Pfade. Solche Werte, die sich stetig verändern, müssen zunächst in Abfolgen aus Nullen und Einsen übersetzt werden, damit sie sich für das digitale Rechnen eignen. Ein analoger Computer hingegen kann solche Gewichtungen zum Beispiel im Stromfluss direkt abbilden. Als weiterer Pluspunkt aus Sicht der KI-Branche kommt dazu, dass analoge Computer deutlich weniger Strom brauchen, weil der dauernde Datentransfer zwischen dem Prozessor und dem Speicher wegfällt.

 

Analoge Chips und Lichtrechner

KI-Unternehmen tüfteln an analogen Chips, die neurale Netzwerke in Zukunft sparsamer und schneller machen sollen. Einen ersten Baustein für analoge KI-Systeme hat „IBM Research“ im August 2023 präsentiert. Dabei handelt es sich um einen analogen Chip auf elektrochemischer Basis, der die Gewichtungen der neuronalen Netzwerkpfade kodieren kann, ohne dass er dafür auch nur ein Bit an Daten bewegen muss. Erste Tests ergaben, dass zwei KI-Sprachmodelle, die auf diesen Analogchips betrieben wurden, tatsächlich energieeffizienter und schneller liefen als auf gängigen Digitalchips.

Ein Projekt der „Microsoft Research Lab“ in Cambridge geht noch einen Schritt weiter. Die „Analog Iterative Machine (AIM)“ rechnet nicht mit Elektronen, sondern mit Licht. Je nach gestellter Aufgabe verändern, teilen und kombinieren spezielle photonische Kristalle und Linsen die Lichtstrahlen. Diese parallele, analoge Rechnung führt im Ergebnis zu einem Lichtstrahl, der durch seine Merkmale und Intensität die Lösungswerte der Aufgabe kodiert. Diese werden anschließend in elektronische Signale umgewandelt und digital weiterverarbeitet.

Die AIM als optischer Rechner soll in der Lage sein, Optimierungsprobleme mit Lichtgeschwindigkeit zu lösen. An solchen Aufgaben scheitern gängige Silizium-Technologien und sogar Quantencomputer. Derzeit wird die AIM beim Lösen von Optimierungsproblemen bei finanziellen Transaktionen getestet. Erste Tests bestätigten, dass die Zeitdauer erfolgreich verkürzt werden konnte.

 

Analoge Computer in Kombination mit Quantencomputern

Ein weiteres Gebiet, für das derzeit intensiv an analogen Rechnern geforscht wird, sind Quantencomputer. Wie Quantencomputer gehören auch Analogrechner in den Bereich des Unconventional Computings. Analogrechner ähneln Quantencomputern in der Hinsicht, dass ein physikalisches System das Modell für eine Problemlösung bildet und die Variablen durch Messen ausgelesen werden. Deshalb wird es vermutlich einfacher, Quantencomputer direkt mit Analogrechnern zu koppeln als mit klassischen, speicherprogrammierten digitalen Rechnern. Erste Tests laufen auch hier.


Das Comeback der analogen Computer steht noch am Anfang. Doch Experten sind sich sicher, dass die analoge Technologie digitale Chips in bestimmten Bereichen ergänzen oder sogar ersetzen kann. Das betrifft vor allem die Bereiche, in denen Computer komplexe Aufgaben lösen, allen voran in der KI, bei Optimierungsproblemen und im Zusammenspiel mit dem Quantencomputer.

Mehr Ratgeber, Tipps und Anleitungen:

 

 
< Prev   Next >

Anzeige

PDF-Download

PDF Anleitungen

IT & Internet

Infos und Tipps zum Abo-Commerce
Infos und Tipps zum Abo-Commerce Im Internet auf Shoppingtour zu gehen, wird immer beliebter. Waren es früher jedoch vor allem Kleidu...
Uebertragungsmodi bei WLan
Infos zu den verschiedenen Übertragungsmodi bei WLAN Grundsätzlich gibt es drei unterschiedliche Übertragungsmodi, die fü...
Uebersicht zu WLan-Komponenten
Übersicht zu WLan-Komponenten Während das drahtlose Surfen vor wenigen Jahren noch recht exotisch anmutete und bestenfalls unter C...
Sicherheitstipps Wlan
Aktuelle Sicherheitstipps für WLanDer wesentliche Vorteil von WLAN liegt darin, dass ein Netzwerk mittels Funkübertragung verbunde...
Tipps zu WDS und Repeating
Infos und Tipps zu WDS und Repeating Das Kürzel WDS steht für Wireless Distribution oder Distributed System und meint ein Funknetz...

mehr Artikel

Wie sicher ist mobiles Bezahlen? Wie sicher ist mobiles Bezahlen?   Das Bezahlen mit dem Smartphone, das sogenannte Mobile Payment, ist auf dem Vormarsch. In den USA und in China ist es längst Alltag. Schweden und andere Länder in Skandinavien möchten, dass Bargeld schon bald komplett von der Bildfläche verschwindet. Dort laufen sogar die Opfergaben, die beim Sonntagsgottesdienst in den Klingelbeutel wandern, übers Smartphone. In Deutschland hingegen stehen viele Verbraucher dem mobilen Bezahlen eher skeptisch gegenüber. Grund genug, sich die Technik einmal näher anzuschauen.   Wo ist mobiles Bezahlen möglich?  Ganzen Artikel...

Die Geschichte von WLan Die Geschichte von Wireless Lan WLAN wird eigentlich erst seit wenigen Jahren in Privathaushalten genutzt, die Technik als solches blickt aber bereits auf eine verhältnismäßig lange Geschichte zurück. Im weitesten Sinne beginnt die Geschichte in den 1940er Jahren mit dem Patent für das Frequency Hopping. Hierbei handelte es sich um die Idee für einen funkgesteuerten Torpedo, der seine Frequenz so oft wechseln sollte, dass der Feind keine Möglichkeit haben sollte, den Torpedo abzuschießen, bevor dieser sein Ziel erreicht hat.   Ganzen Artikel...

Die wichtigsten Tipps für sichere Passwörter Die wichtigsten Tipps für sichere Passwörter Ob ein gehackter E-Mail-Account, unerklärliche Rechnungen von Onlineshops, plötzlich veränderte Profile in sozialen Netzwerken oder ein leer geräumtes Bankkonto: Viele denken, dass solche Angriffe von Cyberkriminellen immer nur die anderen treffen. Für den Durchschnittsuser, der gelegentlich mal im Internet einkauft und hin und wieder etwas postet, werden sich die Internetgauner schon nicht interessieren.    Ganzen Artikel...

Fuer wen lohnt sich WLan? Für wen lohnt sich WLan überhaupt? Zunächst ist WLan äußerst praktisch und komfortabel, denn dank Wlan ist es möglich, ohne jegliches Kabelgewirr im Internet zu surfen und durch ein WLan-Netzwerk können mehrere Computer problemlos miteinander verbunden werden. Dabei kann das Netzwerk sowohl dauerhaft als auch nur temporär eingerichtet werden. Zudem kann ein bereits bestehendes Netzwerk mittels WLan erweitert werden, beispielsweise wenn nicht alle Anschlussmöglichkeiten belegt werden sollen oder die vorhandenen Anschlussmöglichkeiten nicht mehr ausreichen.   Ganzen Artikel...



Die wichtigsten Änderungen 2016 rund ums Internet Die wichtigsten Änderungen 2016 rund ums Internet Wie jedes Jahr bringt auch 2016 verschiedene Neuerungen mit sich. So wird das Telefonieren und Surfen im EU-Ausland künftig kostengünstiger und es tritt eine EU-Regelung in Kraft, die die Netzneutralität vorschreibt. Computernutzer können in Zukunft selbst entscheiden, welchen Router sie verwenden wollen, und in ICEs 2. Klasse soll es kostenfreies WLan geben.    Ganzen Artikel...