Nový prototyp počítačovej pamäte z dielne Cambridgeskej univerzity dokáže uložiť až stokrát viac údajov.
Binárny kód. Zdroj: iStockphoto.com
Výskumníci z Cambridgeskej univerzity vyvinuli nový dizajn počítačovej pamäte, ktorý nepoužíva na zápis jednotky a nuly, čím by mohol výrazne zvýšiť výkon a znížiť energetickú náročnosť internetových a komunikačných technológií. Inovatívny dizajn, inšpirovaný synapsiami neurónov ľudského mozgu, má potenciál pretvoriť svet počítačov.
Svet s vysokými energetickými nárokmi
Náš svet plný dát každým rokom zvyšuje energetické nároky. Očakáva sa, že umelá inteligencia, používanie internetu, algoritmy a ďalšie technológie založené na údajoch spotrebujú v najbližších rokoch takmer tretinu celosvetovej elektriny. Táto explózia energetických nárokov je do značnej miery spôsobená nedostatkami dnešných pamäťových technológií.
Súčasná počítačová technológia a jej pamäťové zariadenia sú schopné kódovať údaje do dvoch stavov – jeden alebo nula. Tieto údaje sa ukladajú a spracúvajú v rôznych častiach počítačového systému, takže je potrebná neprestajná komunikácia, čo si vyžaduje energiu aj čas.
Elektronická obvodová doska. Zdroj: iStockphoto.com
Nová efektívnejšia technológia
Neefektívne využívanie pamäte by mohol riešiť nový typ technológie známy ako rezistívna spínacia pamäť. Namiesto preklopenia časti informácie do jedného z dvoch možných stavov vytvára súvislý rozsah stavov.
Výskumníci vyvinuli prototyp odporového spínacieho pamäťového zariadenia na báze oxidu hafnia, izolačného materiálu, ktorý sa používa v polovodičovom priemysle. Zliatiny hafnia sa využívajú pri výrobe raketových a prúdových motorov či v jadrovej energetike. Jeho používanie vôbec nie je ľahké, nemá totiž žiadnu presnú štruktúru na atómovej úrovni – atómy hafnia a kyslíka sú spolu náhodne zmiešané. Vedci z Cambridgea pomocou pridania ďalšej zložky tento problém vyriešili.
O hafniu
Hafnium izoloval v roku 1922 zo zirkóniových rúd holandský fyzik Coster a maďarský chemik Hevesy. Na počesť teórie dánskeho fyzika Nielsa Bohra ho nazvali hafnium podľa latinského názvu Kodane.
Vytvorenie mostíkov vďaka báriu
Pridaním ďalšieho prvku – bária – sa vytvorili medzi naskladanými tenkými vrstvami oxidu hafnia vertikálne mostíky. Keďže tieto báriové mostíky sú vysoko štruktúrované, elektróny nimi môžu ľahko prechádzať. V miestach, kde sa mostíky stretávajú s kontaktmi zariadenia, sa vytvorí energetická bariéra. Jej výšku vedia odborníci regulovať a menia tým elektrický odpor celého materiálu, čo slúži na kódovanie dát.
„Typický USB kľúč založený na kontinuálnom rozsahu by dokázal pojať desať- až stokrát viac informácií,“ povedal prvý autor štúdie Markus Hellenbrand z katedry materiálovej vedy a metalurgie.
Podľa vedcov dokáže nové zariadenie fungovať ako synapsia v mozgu, môžu ukladať a spracovávať informácie na rovnakom mieste, ako to dokáže náš mozog. Na rozdiel od iných kompozitných materiálov, ktoré si vyžadujú drahé vysokoteplotné výrobné metódy, sa štruktúry oxidu hafnia samy zostavia pri nízkych teplotách. Ich využitie vidia aj v rýchlo rastúcej oblasti umelej inteligencie a strojového učenia.
Zdroj: Cambridge university, Muni
(JM)
