▪︎ مجلس نيوز
طور فريق بحث ، بقيادة جامعة كامبريدج ، تصميمًا جديدًا لذاكرة الكمبيوتر ، والذي يعد بتحسين الأداء بشكل كبير مع تقليل متطلبات الطاقة لتقنيات الإنترنت والاتصالات.
وفقًا للجامعة ، يُقدر أن الذكاء الاصطناعي والخوارزميات واستخدام الإنترنت والتقنيات الأخرى التي تعتمد على البيانات تتطلب أكثر من 30٪ من استهلاكنا العالمي للكهرباء خلال العقد المقبل.
“إلى حد كبير ، يرجع هذا الانفجار في الطلب على الطاقة إلى أوجه القصور في تقنيات ذاكرة الكمبيوتر الحالية ،” قال المؤلف الأول الدكتور ماركوس هيلينبراند ، من قسم علوم المواد والمعادن في كامبريدج. “في الحوسبة التقليدية ، توجد ذاكرة من جانب ومعالجة من ناحية أخرى ، ويتم خلط البيانات مرة أخرى بين الاثنين ، مما يستهلك طاقة ووقتًا.”
جرب الباحثون نوعًا جديدًا من التكنولوجيا يُعرف باسم ذاكرة التبديل المقاومة. على عكس أجهزة الذاكرة التقليدية التي يمكنها تشفير البيانات في حالتين (واحدة أو صفر) ، يمكن لهذا النوع الجديد من الذاكرة تمكين نطاق مستمر من الحالات.
يتم ذلك عن طريق تطبيق تيار كهربائي على مواد معينة ، مما يؤدي إلى زيادة المقاومة الكهربائية أو نقصها. تخلق التغييرات المختلفة في المقاومة الكهربائية حالات مختلفة ممكنة لتخزين البيانات.
يوضح Hellenbrand: “يمكن لعصا USB النموذجية التي تعتمد على النطاق المستمر أن تحمل ما بين عشرة إلى 100 مرة معلومات أكثر ، على سبيل المثال”.
طور الفريق نموذجًا أوليًا لجهاز يعتمد على أكسيد الهافنيوم ، والذي أثبت حتى الآن أنه يمثل تحديًا لتطبيقات ذاكرة التبديل المقاومة. ذلك لأن المادة ليس لها بنية على المستوى الذري. وجد هيلينبراند وزملاؤه حلاً: إلقاء الباريوم في الخليط.
يمكن لهذه المواد أن تعمل مثل المشبك في الدماغ.
عند إضافة الباريوم ، شكل “جسور” الباريوم عالية التنظيم بين أغشية سميكة من أكسيد الهافنيوم. عند النقطة التي تلتقي فيها هذه الجسور بجهات اتصال الجهاز ، تم إنشاء حاجز طاقة ، مما يسمح للإلكترونات بالمرور. يمكن رفع أو خفض حاجز الطاقة ، مما يغير مقاومة مركب أكسيد الهافنيوم ، ويسمح بدوره بوجود حالات متعددة في المادة.
قال هيلبراند: “الشيء المثير حقًا بشأن هذه المواد هو أنها يمكن أن تعمل مثل المشبك العصبي في الدماغ: يمكنها تخزين المعلومات ومعالجتها في نفس المكان ، كما تفعل أدمغتنا”.
يعتقد الباحثون أن هذا قد يؤدي إلى تطوير أجهزة ذاكرة كمبيوتر ذات كثافة وأداء أكبر بكثير ولكن استهلاك أقل للطاقة ، مما يجعل التكنولوجيا واعدة بشكل خاص في مجال الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي.
تم تسجيل براءة اختراع لهذه التقنية من قبل Cambridge Enterprise ، ذراع التسويق بالجامعة ، ويعمل العلماء الآن مع الصناعة لإجراء دراسات جدوى أكبر. يزعمون أن دمج أكسيد الهافنيوم في عمليات التصنيع الحالية لن يمثل تحديًا ، حيث يتم استخدام المادة بالفعل في إنتاج أشباه الموصلات.