Фізики знайшли спосіб різко знизити споживання комп'ютерної пам'яті — рішення лежало на поверхні

Фізики з Единбурзького університету (University of Edinburgh) продемонстрували можливість значно зменшити енергію, необхідну для запису даних в електронну пам'ять. Проблема енергоспоживання пам'яті набула особливої гостроти після розвитку платформ генеративного інтелекту, і будь-який варіант пом'якшення наслідків цього повинен розглядатися в пріоритетному порядку.

Джерело зображення: University of Edinburgh

Вчені припустили, що сучасні способи зміни біта в комірці магнітної пам'яті, а також будь-які інші, далекі від оптимальних значень. Сьогодні запис можна порівняти з методом брутфорс — грубої сили, коли дані змінюються достатньо сильним імпульсом, спрямованим проти початкової намагніченості. Натомість дослідники запропонували використовувати магнітне поле зі спеціально розрахованою змінною формою. Такий імпульс переводить магнітний елемент з стану «0» в стан «1» за найбільш енергетично вигідною схемою.

Для розрахунку імпульсів застосували теорію оптимального управління — математичний апарат, що дозволяє знайти мінімально витратний спосіб досягнення заданого стану системи. Комп'ютерне моделювання проводилося для одношарових ван-дер-ваальсових магнітів Fe₃GaTe₂, Fe₃GeTe₂ і CrSBr. У цих матеріалах спіни вдалося узгоджено розвернути за 1–10 пікосекунд, причому амплітуда оптимізованого магнітного поля виявилася більш ніж у десять разів нижчою, ніж при традиційному перемиканні.

У розглянутих моделях енергія одного перемикання становила приблизно 0,94–9,7 нДж проти 42,8–91,2 нДж при звичайних імпульсах магнітного поля. Додаткова оптимізація розмірів пристрою, магнітної анізотропії та коефіцієнта загасання теоретично дозволяє знизити витрати до фемтоджоулів. За розрахунками авторів, при деяких параметрах такий спосіб може виявитися економічнішим за технології STT-MRAM і SOT-MRAM, де магнітний стан змінюється струмами, що створюють момент переносу спіна або спін-орбітальний момент. Більше того, запропонована методика може бути застосована для управління струмами та лазерами, що дозволяє говорити про оптимізацію роботи з даними в широкому сенсі.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки