بررسی چالش های توسعه نرم افزارهای نانو سخت افزاری

چکیده مقاله

با نزدیک شدن به محدودیت های فیزیکی فیزیک کلاسیک در مقیاس میکروالکترونیک، نانوسخت افزارها به عنوان راهکاری برای افزایش تراکم تراشه و کاهش مصرف انرژی مطرح شده اند با این حال، توسعه نرم افزار برای این پلتفرم های نوظهور با چالش های بنیادینی روبرو است که ناشی از گذار از منطق بولی کلاسیک به رفتارهای کوانتومی و محدودیت های شدید انرژی است این مقاله با هدف شناسایی و طبقه بندی چالش های اصلی در توسعه نرم افزارهای نانوسخت افزاری انجام شده است این پژوهش با رویکردی توصیفی تحلیلی و با بررسی سیستماتیک ادبیات موجود در حوزه های نانوتکنولوژی، مهندسی کامپیوتر و فیزیک کوانتوم انجام شده است با تحلیل بیش از ۲۰ مطالعه معتبر علمی منتشر شده در بازه زمانی ۲۰۲۲ تا ۲۰۲۴، ابعاد مختلف چالش های نرم افزاری در سطح فیزیکی، منطقی و امنیتی مورد بررسی قرار گرفت نتایج نشان می دهد که چهار حوزه اصلی چالش وجود دارد: ۱ مدیریت منابع و انرژی، که نیازمند الگوریتم های بهینه سازی سبک و مدیریت پویای توان است؛ ۲ پیچیدگی های فیزیکی و کوانتومی، که نیازمند درک عمیق از پدیده هایی مانند تونلیزاسیون و طراحی مدل های محاسباتی احتمالاتی است؛ ۳ قابلیت اطمینان و دوام، که به دلیل حساسیت بالا به نوسانات حرارتی و فرسایش ساختاری، نیازمند مکانیسم های مقاوم در برابر خطا Fault Tolerance است؛ و ۴ امنیت و حریم خصوصی، که با توجه به آسیب پذیری فیزیکی نانوساختارها و محدودیت منابع برای رمزنگاری های سنگین، نیازمند پیاده سازی الگوریتم های سبک و توابع غیرقابل تقلب فیزیکی PUFs است همچنین، کمبود ابزارهای توسعه نرم افزار IDEs و زبان های برنامه نویسی استاندارد، مانعی بزرگ در مسیر توسعه سریع این سیستم هاست توسعه نرم افزار برای نانوسخت افزارها نیازمند یک تغییر پارادایم از مهندسی نرم افزار سنتی به مهندسی سیستم های ناهمگن میان رشته ای است پیشنهاد می شود برای غلبه بر این چالش ها، رویکردهای هم طراحی سخت افزار و نرم افزار Co design ، استفاده از هوش مصنوعی برای مدیریت منابع و توسعه زبان های برنامه نویسی سطح میانی که پیچیدگی های فیزیکی را پنهان کنند، در اولویت قرار گیرد این مطالعه می تواند نقشه راهی برای پژوهشگران و توسعه دهندگان در جهت ایجاد اکوسیستم نرم افزاری پایدار برای نسل آینده سخت افزارهای نانو فراهم کند

کلیدواژه‌ها

نویسندگان

محمد جعفری هرندی

کارمند شهرداری شاهین شهر

�عفری هرندی، محمد،1404،بررسی چالش های توسعه نرم افزارهای نانو سخت افزاری،بیست و نهمین کنفرانس ملی مهندسی برق ،کامپیوتر و مکانیک،شیروان

ارائه‌شده در

مجموعه مقالات بیست و نهمین کنفرانس ملی مهندسی برق ،کامپیوتر و مکانیک28 بهمن 1404 · شیروان