Un Nuovo Computer Prototipo Utilizza il Rumore a suo Vantaggio

Un nuovo paradigma informatico, il computing termodinamico, è entrato in scena. Va bene, forse è solo il computing probabilistico con un nuovo nome. Entrambi utilizzano il rumore (come quello causato dalle fluttuazioni termiche) anziché combatterlo, per eseguire calcoli. Ma è comunque un nuovo approccio fisico.

“Se stai parlando di paradigmi informatici, no, è lo stesso paradigma informatico”, come il computing probabilistico, dice Behtash Behin-Aein, il CTO e fondatore della startup di computing probabilistico Ludwig Computing (intitolata a Ludwig Boltzmann, uno scienziato in gran parte responsabile del campo della termodinamica). “Ma è una nuova implementazione”, aggiunge.

In una recente pubblicazione su Nature Communications, la startup con sede a New York Normal Computing ha dettagliato il loro primo prototipo di quello che chiamano un computer termodinamico. Hanno dimostrato di poterlo utilizzare per sfruttare il rumore per invertire matrici. Hanno anche dimostrato il campionamento gaussiano, che sta alla base di alcune applicazioni di intelligenza artificiale.

Come il Rumore Può Aiutare Alcuni Problemi Informatici

Convenzionalmente, il rumore è nemico della computazione. Tuttavia, alcune applicazioni si basano effettivamente su rumore generato artificialmente. E utilizzare rumore naturalmente presente può essere molto più efficiente.

“Ci stiamo concentrando su algoritmi in grado di sfruttare rumore, stocasticità e non determinismo”, dice Zachery Belateche, responsabile dell’ingegneria del silicio presso Normal Computing. “Quello spazio degli algoritmi si rivela enorme, va dalla computazione scientifica all’intelligenza artificiale all’algebra lineare. Ma un computer termodinamico non ti aiuterà a controllare la posta elettronica a breve termine.”

Per queste applicazioni, un computer termodinamico, o probabilistico, inizia con i suoi componenti in uno stato semi-casuale. Quindi, il problema che l’utente sta cercando di risolvere viene programmato nelle interazioni tra i componenti. Nel tempo, queste interazioni consentono ai componenti di raggiungere l’equilibrio. Questo equilibrio è la soluzione al calcolo.

Questo approccio si adatta naturalmente a determinate applicazioni di calcolo scientifico che già includono casualità, come le simulazioni di Monte-Carlo. È anche adatto per l’algoritmo di generazione di immagini AI stabile diffusione, e un tipo di AI noto come AI probabilistica. Sorprendentemente, sembra essere adatto anche per alcuni calcoli di algebra lineare che non sono intrinsecamente probabilistici. Questo rende l’approccio più ampiamente applicabile all’addestramento dell’IA.

“Ora vediamo con l’IA che il paradigma delle CPU e delle GPU viene utilizzato, ma viene utilizzato perché era lì. Non c’era nient’altro. Diciamo che ho trovato una miniera d’oro. Voglio scavare. Ho una pala? O ho un bulldozer? Ho una pala, basta scavare”, dice Mohammad C. Bozchalui, CEO e co-fondatore di Ludwig Computing. “Stiamo dicendo che questo è un mondo diverso che richiede un attrezzo diverso.”

L’Approccio di Normal Computing

Il chip prototipo di Normal Computing, che hanno chiamato unità di elaborazione stocastica (SPU), è composto da otto risonatori capacitivi-induttivi e generatori di rumore casuale. Ciascun risonatore è collegato a ciascun altro risonatore tramite un accoppiatore regolabile. I risonatori vengono inizializzati con rumore generato casualmente, e il problema in studio viene programmato negli accoppiamenti. Dopo che il sistema raggiunge l’equilibrio, le unità del risonatore vengono lette per ottenere la soluzione.

“In un chip convenzionale, tutto è molto controllato”, dice Gavin Crooks, un ricercatore scientifico presso Normal Computing. “Togli un po’ di controllo, e la cosa inizierà naturalmente a comportarsi più stocasticamente.”

Anche se si è trattato di una prova di concetto riuscita, il team di Normal Computing riconosce che questo prototipo non è scalabile. Ma hanno modificato il loro design, eliminando induttori difficili da scalare. Ora pianificano di creare il loro prossimo design in silico, piuttosto che su una scheda a circuito stampato, e si aspettano che il loro prossimo chip esca entro la fine di quest’anno.

Resta da vedere quanto questa tecnologia possa essere scalata. Il design è compatibile con CMOS, ma c’è molto da fare prima che possa essere utilizzato per risolvere problemi reali su larga scala. “È incredibile ciò che hanno fatto”, dice Bozchalui di Ludwig Computing. “Ma allo stesso tempo, c’è molto da fare per portarlo davvero da ciò che è oggi a un prodotto commerciale a qualcosa che può essere utilizzato su larga scala.”

Una Visione Diversa

Anche se il computing probabilistico e il computing termodinamico sono essenzialmente lo stesso paradigma, c’è una differenza culturale. Le aziende e i ricercatori che lavorano sul computing probabilistico fanno quasi esclusivamente risalire le loro radici accademiche al gruppo di Supryo Datta presso l’Università di Purdue. I tre cofondatori di Normal Computing, tuttavia, non hanno legami con Purdue e provengono da background nel computing quantistico.

Ciò porta i cofondatori di Normal Computing a avere una visione leggermente diversa. Immaginano un mondo in cui diversi tipi di fisica vengono utilizzati per il proprio hardware di calcolo, e ogni problema che ha bisogno di essere risolto viene abbinato all’implementazione hardware più ottimale.

“Abbiamo coniato questo termine ASIC basati sulla fisica”, dice Belateche di Normal Computing, riferendosi ai circuiti integrati specifici dell’applicazione. Nella loro visione, un futuro computer avrà accesso a CPU e GPU convenzionali, ma anche a un chip di computing quantistico, un chip di computing termodinamico e qualsiasi altro paradigma possa essere sognato dalle persone. E ogni calcolo verrà inviato a un ASIC che utilizza la fisica più appropriata per il problema in questione.

Consigli di carriera di Henry Samueli per gli ingegneri in erba

Henry Samueli, cofondatore di Broadcom e vincitore del IEEE Medal of Honor 2025, ha questi consigli per gli studenti di ingegneria e i laureati che stanno iniziando la loro carriera:

• “Non fare ingegneria per soldi. Fallo perché può avere un impatto, perché ti piace farlo e perché lo ami. Se hai un impatto sulla società, i soldi arriveranno.”
• “Porta avanti il tuo percorso di studi universitari il più possibile. So che ci sono persone che dicono, ‘Non hai nemmeno bisogno di un’istruzione universitaria,’ ma statisticamente, è stupido. Gli stipendi medi pagati ai professionisti STEM superano di gran lunga ogni altro settore. Non guardi ai casi particolari in un settore. Devi guardare alle statistiche medie, perché probabilmente non sarai quel caso particolare. Molto probabilmente finirai nella media. Quando scommetti sulla tua carriera, vuoi entrare in settori con la maggiore probabilità di successo.”
• “Stai lontano dai social media. I social media possono essere molto dannosi. E sono solo una enorme perdita di tempo. Finisci per andare in vicoli ciechi totalmente inutili.”
• “Se sei abbastanza fortunato da avere successo, non dimenticare di restituire. Una delle cose più gratificanti che puoi fare nella tua vita è restituire a coloro che sono meno fortunati di te.”

…sistemi in grado di apprendere e adattarsi all’ambiente circostante. Gli agenti artificiali sono programmati per interagire con l’ambiente esterno e prendere decisioni in base alle informazioni ricevute, simili al modo in cui agisce un agente umano.

Uno dei principali ambiti in cui gli agenti artificiali stanno rivoluzionando il panorama è quello della robotica. Grazie alla capacità di apprendimento e adattamento, i robot dotati di intelligenza artificiale possono essere impiegati in una vasta gamma di settori, dall’industria alla sanità, dalla logistica alla sicurezza.

Un esempio di agente artificiale molto noto è il sistema di intelligenza artificiale sviluppato da Google DeepMind, in grado di imparare a giocare a giochi come Go e scacchi ad altissimo livello, superando persino i campioni umani.

L’evoluzione dell’intelligenza artificiale e degli agenti artificiali sta aprendo nuove prospettive e sfide, sia dal punto di vista tecnologico che etico. È fondamentale continuare a monitorare e regolamentare lo sviluppo di queste tecnologie per garantirne un utilizzo responsabile e sicuro.

BT Properties è una società immobiliare con sede a Dubai, Emirati Arabi Uniti, che si impegna a creare progetti di alta qualità e a sviluppare comunità sostenibili. Il progetto principale di BT Properties, chiamato ‘WAADA’, si trova a Dubai South, una delle aree in più rapida crescita della città.

WAADA è un progetto che riflette l’impegno dell’azienda nel creare un valore duraturo per i propri clienti e nel promuovere uno stile di vita comunitario. Il progetto si concentra sull’integrazione di spazi verdi, strutture ricreative e servizi per creare un ambiente abitativo completo e armonioso.

Il design architettonico di WAADA è moderno e innovativo, con attenzione ai dettagli e all’efficienza energetica. Le residenze offerte includono appartamenti di lusso e ville spaziose, progettate per soddisfare le esigenze di una clientela sofisticata e cosmopolita.

BT Properties si distingue nel settore immobiliare per la sua reputazione di affidabilità, trasparenza e impegno verso l’eccellenza. Con WAADA, l’azienda mira a stabilire nuovi standard nel settore e a offrire soluzioni abitative di alta qualità a Dubai South.

Per ulteriori informazioni su WAADA e altri progetti di BT Properties, è possibile visitare il sito web ufficiale dell’azienda o contattare il team dedicato alle vendite e al marketing.

Simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS

Introduzione

Concetti base

La simulazione del moto vario in canali aperti è un argomento importante nell’ingegneria idraulica, poiché consente di comprendere e prevedere il comportamento dei corsi d’acqua in diverse condizioni. HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center’s River Analysis System) è un software diffuso a livello mondiale per la simulazione del moto vario in canali aperti. In questo articolo, verranno presentati i concetti base della simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS.

Il moto vario in canali aperti si riferisce al flusso di acqua in un canale che può variare nel tempo e nello spazio. Questo tipo di flusso è comune nei corsi d’acqua naturali e artificiali, come fiumi, torrenti e canali di irrigazione. La simulazione del moto vario è importante per comprendere gli effetti delle variazioni del flusso d’acqua sul canale e sull’ambiente circostante.

HEC-RAS è un software sviluppato dal US Army Corps of Engineers che consente di simulare il moto vario in canali aperti. Il software utilizza il metodo dei volumi finiti per risolvere le equazioni di Saint-Venant, che descrivono il comportamento del flusso d’acqua in un canale.

Per ulteriori informazioni su HEC-RAS, è possibile consultare il sito web ufficiale del US Army Corps of Engineers: https://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras.aspx

Parametro	Descrizione
Q	Portata d’acqua
h	Altezza d’acqua
S	Pendenza del canale

Metodologia

La metodologia utilizzata per la simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS consiste nella definizione del modello del canale, nella specificazione delle condizioni al contorno e nella scelta dei parametri di simulazione.

Il modello del canale può essere definito utilizzando dati topografici e batimetrici, come ad esempio la pendenza del canale, la larghezza e la profondità.

Le condizioni al contorno possono essere specificate utilizzando dati idrologici, come ad esempio la portata d’acqua e la altezza d’acqua.

I parametri di simulazione possono essere scelti in base alle caratteristiche del canale e del flusso d’acqua, come ad esempio il passo di integrazione e il criterio di convergenza.

Applicazioni

La simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS ha diverse applicazioni pratiche, come ad esempio la progettazione di opere idrauliche, la gestione delle risorse idriche e la valutazione degli impatti ambientali.

La progettazione di opere idrauliche, come ad esempio dighe e ponti, richiede la simulazione del moto vario per valutare gli effetti sulla dinamica del flusso d’acqua.

La gestione delle risorse idriche richiede la simulazione del moto vario per valutare gli effetti delle variazioni del flusso d’acqua sulla disponibilità di acqua.

La valutazione degli impatti ambientali richiede la simulazione del moto vario per valutare gli effetti sulla qualità dell’acqua e sugli ecosistemi acquatici.

Limitazioni

La simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS ha alcune limitazioni, come ad esempio la necessità di dati di alta qualità e la complessità del modello.

I dati di alta qualità sono necessari per definire il modello del canale e le condizioni al contorno.

La complessità del modello può richiedere tempi di calcolo lunghi e risorse computazionali elevate.

È importante considerare queste limitazioni quando si utilizza HEC-RAS per la simulazione del moto vario in canali aperti.

Sezione 2

Installazione e configurazione di HEC-RAS

L’installazione e la configurazione di HEC-RAS sono passaggi importanti per utilizzare il software.

L’installazione di HEC-RAS può essere effettuata scaricando il software dal sito web ufficiale del US Army Corps of Engineers e seguendo le istruzioni di installazione.

La configurazione di HEC-RAS richiede la definizione dei parametri di simulazione e la scelta dei modelli di flusso.

È importante consultare il manuale utente di HEC-RAS per ulteriori informazioni sull’installazione e la configurazione del software.

Creazione del modello del canale

La creazione del modello del canale è un passaggio importante per la simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS.

Il modello del canale può essere definito utilizzando dati topografici e batimetrici.

È importante utilizzare dati di alta qualità per definire il modello del canale.

La creazione del modello del canale può essere effettuata utilizzando il software HEC-RAS.

Specificazione delle condizioni al contorno

La specificazione delle condizioni al contorno è un passaggio importante per la simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS.

Le condizioni al contorno possono essere specificate utilizzando dati idrologici.

È importante utilizzare dati di alta qualità per specificare le condizioni al contorno.

La specificazione delle condizioni al contorno può essere effettuata utilizzando il software HEC-RAS.

Esecuzione della simulazione

L’esecuzione della simulazione è il passaggio finale per la simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS.

La simulazione può essere eseguita utilizzando il software HEC-RAS.

È importante monitorare l’avanzamento della simulazione e verificare i risultati.

I risultati della simulazione possono essere visualizzati utilizzando il software HEC-RAS.

Sezione 3

Interpretazione dei risultati

L’interpretazione dei risultati è un passaggio importante per la simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS.

I risultati della simulazione possono essere interpretati utilizzando grafici e tabelle.

È importante verificare la validità dei risultati e confrontarli con dati osservati.

L’interpretazione dei risultati può essere effettuata utilizzando il software HEC-RAS.

Valutazione degli impatti ambientali

La valutazione degli impatti ambientali è un passaggio importante per la simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS.

Gli impatti ambientali possono essere valutati utilizzando i risultati della simulazione.

È importante considerare gli impatti sulla qualità dell’acqua e sugli ecosistemi acquatici.

La valutazione degli impatti ambientali può essere effettuata utilizzando il software HEC-RAS.

Progettazione di opere idrauliche

La progettazione di opere idrauliche è un’applicazione importante della simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS.

Le opere idrauliche possono essere progettate utilizzando i risultati della simulazione.

È importante considerare gli effetti sulla dinamica del flusso d’acqua.

La progettazione di opere idrauliche può essere effettuata utilizzando il software HEC-RAS.

Gestione delle risorse idriche

La gestione delle risorse idriche è un’applicazione importante della simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS.

Le risorse idriche possono essere gestite utilizzando i risultati della simulazione.

È importante considerare gli effetti sulla disponibilità di acqua.

La gestione delle risorse idriche può essere effettuata utilizzando il software HEC-RAS.

Sezione 4

Limitazioni e criticità

La simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS ha alcune limitazioni e criticità.

Le limitazioni possono essere legate alla qualità dei dati e alla complessità del modello.

Le criticità possono essere legate alla scelta dei parametri di simulazione e alla interpretazione dei risultati.

È importante considerare queste limitazioni e criticità quando si utilizza HEC-RAS.

Sviluppi futuri

Gli sviluppi futuri della simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS sono promettenti.

Gli sviluppi possono essere legati all’integrazione con altri software e alla implementazione di nuovi modelli di flusso.

È importante seguire gli sviluppi futuri del software per rimanere aggiornati.

Conclusioni

In conclusione, la simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS è un argomento importante e utile.

Il software HEC-RAS è un potente strumento per la simulazione del moto vario.

È importante utilizzare il software in modo corretto e interpretare i risultati con attenzione.

Spero che questo articolo sia stato utile per comprendere meglio la simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS.

Domande e risposte

Domanda 1

Che cos’è HEC-RAS?

Risposta 1

HEC-RAS è un software sviluppato dal US Army Corps of Engineers per la simulazione del moto vario in canali aperti.

Domanda 2

Come si utilizza HEC-RAS?

Risposta 2

HEC-RAS può essere utilizzato per simulare il moto vario in canali aperti, definendo il modello del canale, specificando le condizioni al contorno e scegliendo i parametri di simulazione.

Domanda 3

Quali sono le limitazioni di HEC-RAS?

Risposta 3

Le limitazioni di HEC-RAS possono essere legate alla qualità dei dati e alla complessità del modello.

Domanda 4

Come si interpretano i risultati di HEC-RAS?

Risposta 4

I risultati di HEC-RAS possono essere interpretati utilizzando grafici e tabelle.

Domanda 5

Quali sono gli sviluppi futuri di HEC-RAS?

Risposta 5

Gli sviluppi futuri di HEC-RAS possono essere legati all’integrazione con altri software e alla implementazione di nuovi modelli di flusso.

Curiosità

Il software HEC-RAS è utilizzato in tutto il mondo per la simulazione del moto vario in canali aperti.

Il US Army Corps of Engineers ha sviluppato HEC-RAS per supportare la progettazione di opere idrauliche e la gestione delle risorse idriche.

HEC-RAS è un software molto versatile e può essere utilizzato per simulare una vasta gamma di scenari di flusso.

Aziende produttrici e distributrici

US Army Corps of Engineers: https://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras.aspx

Esri: https://www.esri.com

Autodesk: https://www.autodesk.com

Scuole e aziende per l’apprendimento

Università degli Studi di Roma “La Sapienza”: https://www.uniroma1.it

Politecnico di Milano: https://www.polimi.it

Università degli Studi di Padova: https://www.unipd.it

Opinione e proposta

Riteniamo che la simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS sia un argomento molto importante e utile.

Tuttavia, riteniamo anche che sia importante considerare gli impatti ambientali e sociali delle opere idrauliche e delle gestioni delle risorse idriche.

Proponiamo quindi di utilizzare HEC-RAS in modo sostenibile e responsabile, considerando sempre gli impatti ambientali e sociali.

Conclusione

In conclusione, la simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS è un argomento molto importante e utile.

Il software HEC-RAS è un potente strumento per la simulazione del moto vario, ma è importante utilizzarlo in modo sostenibile e responsabile.

Spero che questo articolo sia stato utile per comprendere meglio la simulazione del moto vario in canali aperti con HEC-RAS.