拟态计算机

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按照拟态计算原理构造的计算机称为拟态计算机。经典通用计算机采用“执行结构固定不变、靠软件编程实现计算”。拟态计算机通过基于认知的元结构的拟态变换生成应用目标所需的物理解算结构集合,“依靠动态变结构、软硬件结合实现基于效能的计算”。通用和专用计算机的体系结构是拟态计算机执行机构与应用和环境无关的应用特例,表现为执行结构固定不变。拟态计算机是迄今为止已发明的各种计算机最为一般化的体系结构表达方式。2013年9月,我国成功研制出世界首台结构动态可变的拟态计算机。
中文名
拟态计算机
外文名
mimic computing

拟态计算机拟态计算定义:mimic computing

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以实现高效能计算为目的,计算结构作为高阶函数,在任务处理的全过程中通过感知自变量动态的选择或生成应用问题的最佳解算结构集合。计算结构的函数化是拟态计算的本质。

拟态计算机拟态变换定义:mimic change

由具有感知和认知的可逆元结构变形或派生子结构或子结构集合的方式称之为拟态变换

拟态计算机拟态安全定义:mimic security

以提高运行环境或执行机构的不确定性为目标,以计算或处理结构功能等价条件的主动跳变或迁移实现拟态环境,以防御者可控的方式随机的改变系统体系结构,对攻击者则表现为难以观察和预测的目标变化,因而能从体系结构技术层面降低由病毒和木马或漏洞及后门引发的安全风险。以拟态计算为基础,改变系统执行或运行环境的静态性、确定性和相似性是拟态安全的本质。

拟态计算机简要介绍

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受自然界最为奇妙的“伪装大师”——拟态章鱼的启发,我国科学家融合仿生学、认知科学和现代信息技术,提出拟态计算新理论,并成功研制出世界首台结构动态可变的拟态计算机。
2013年9月21日,这项名为“新概念高效能计算机体系结构及系统研究开发”项目,在上海通过了国家863计划项目验收专家组的验收。
借助拟态计算机结构动态可变的思想,我国科学家还提出了“拟态安全”的新概念,可大大提高计算机系统的安全性,降低病毒和木马的危害性。[1] 
拟态与伪装的区别:伪装是静态的,追求与目标的形态相似或相同。拟态是动态的,追求与目标形态和行为的相似或相同。

拟态计算机拟态计算机词条名

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拟态计算拼音Ni tai ji suan
拟态计算英文名mimic computing
拟态安全拼音Ni tai an quan
拟态安全英文名Mimic security
拟态变换拼音Ni tai bian huan
拟态变换英文名Mimic change
拟态计算机拼音名Nǐtài jìsuànjī
拟态计算机英文名Mimic computer
拟态计算机日文名拟态コンピュータ
拟态计算机韩文名흉내 컴퓨터
拟态计算机俄文名Мимикрия компьютере

拟态计算机灵感来源

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拟态计算机的设计灵感来自于拟态章鱼。拟态章鱼是自然界最为奇妙的“伪装大师”,它能扭曲身体和触手,改变颜色,模仿至少十五种动物的外表和行为。直到1998年,人们才在印度尼西亚的苏拉维西海域发现它。[1] 

拟态计算机特点显著

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测试表明,拟态计算机典型应用的能效,比一般计算机可提升十几倍到上百倍,拟态计算机的最大特点是通过计算机结构技术实现高效能。
测试表明,针对特定运算任务的能效比可提升十几倍到数百倍。尽管拥有巨大的发展潜力,但邬院士表示,拟态计算机距离投入应用,还需要解决一系列的理论和工程技术问题。[1] 

拟态计算机科研团队

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该科研项目带头人、中国工程院院士邬江兴教授表示,基于普通结构的高性能计算机虽然运算速度惊人,但其实用效能不足10%,因为运算过程仅使用单一计算结构不可能高效处理所有应用问题。
认识到这个不足后,邬江兴院士及其团队提出拟态计算新理论。拟态计算的灵感来源于生活在东南亚海域的拟态章鱼,该章鱼为了适应环境可以模拟至少十五种动物。
在国家科技部和上海市政府的联合支持下,经过6年的潜心研究,邬江兴教授及其团队提出了基于拟态计算的主动认知可重构体系结构,研制出了世界上第一台拟态计算机的原理验证样机。[2] 

拟态计算机成功意义

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专家们认为,拟态计算机的研制成功,不仅是我国高效能计算机体系结构的突破,使我国计算机领域实现从跟随创新到引领创新、从集成创新到原始创新的跨越;同时也是我国主动防御体系研究的重大创新,可从体系技术层面有效破解我国自主可控战略在全球一体化时代背景下,核心电子器材、高端通用芯片、基础软件产品等软硬件长期受制于人的困局,具有重要战略意义。[1] 

拟态计算机与一般计算机区别

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目前所用的通用计算机在应用处理的全过程中,硬件执行体的物理结构基本不变,以软件控制的指令流作为执行主体。
在应用处理的全过程中,计算、存储、互联等物理执行结构随事务处理全过程效能要求动态可变,以配置流控制的硬件作为执行主体 。
与虚拟计算的区别在于:拟态计算是物理和逻辑结构的同时变换,而虚拟计算仅仅是逻辑结构的变换。
与可重构技术的关系:一般可重构技术仅用于器件、组件或部件级的物理重构,常作为通用计算机或处理器的加速技术,而拟态计算则涉及包括部件级在内的系统级的物理重构,其面对的科学、技术和工程问题都不是现有的可重构理论和技术能够解决的,需要发展新的全域全维可重构理论和技术。
参考资料
词条标签:
科技产品 科学