Память имитирующая синапсы головного мозга может стать следующей вехой развития технологий

Новое исследование, проведенное учеными из Автономного университета Барселоны (UAB), представляет инновационный подход к хранению данных: управляемую напряжением магнитную память на основе уникального магнитного состояния, получившего название «вортион».

Память имитирующая синапсы головного мозга может стать следующей вехой развития технологий

Современные технологии хранения информации используют магнитные материалы, где данные кодируются направлением магнитных моментов атомов — своеобразных миниатюрных стрелок компаса. Они могут находиться в двух положениях, что позволяет представлять биты 0 и 1.

Обычно управление такими моментами осуществляется с помощью электрического тока, но у этого метода есть существенный недостаток — выделение большого количества тепла и значительные потери энергии. Вортион решает эту проблему, предлагая использовать напряжение вместо тока, что делает процесс хранения данных более энергоэффективным.

Вихри, наноточки и новый подход

Магнитные вихри — это особые структуры, в которых магнитные моменты закручиваются вокруг центральной точки. Они могут быть использованы для хранения данных, но ключевым шагом в исследовании стало применение наноточек — крошечных круглых структур, размеры которых меньше толщины человеческого волоса.

Для эксперимента наноточки были изготовлены из железа-кобальта-азота (FeCoN). В изначальном состоянии они парамагнитны, то есть практически не реагируют на магнитное поле. Однако при подаче отрицательного напряжения отрицательно заряженные ионы азота выталкиваются в электролит, превращая наноточку в ферромагнетик. Это позволяет атомам железа и кобальта выстраивать магнитные моменты в упорядоченное вихревое состояние — вортион.

Контроль магнитных свойств с высокой точностью

Процесс формирования вихря начинается с нижней части наноточки и постепенно распространяется вверх, создавая растущий ферромагнитный слой. Чем дольше подается напряжение, тем сильнее изменяется магнитное состояние. Исследователи выяснили, что могут управлять такими свойствами, как:

  • Сила намагничивания — насколько мощным становится магнитное поле;
  • Стабильность вихря — время формирования и исчезновения вихря после подачи напряжения;
  • Коэрцитивность — сопротивляемость вихря внешнему магнитному воздействию.

Главное преимущество метода — возможность обратимого переключения между различными магнитными состояниями, вплоть до полного отключения магнетизма, что открывает перспективы для более сложного кодирования информации. Например, если удастся надежно различать 8 уровней намагничивания, одна наноточка сможет хранить не два, а сразу восемь значений.

Потенциал для нейроморфных вычислений

Наиболее интригующей возможностью является способность вортионов имитировать работу синапсов в человеческом мозге. В нейронных сетях связи между нейронами обладают разной силой, адаптируясь в процессе обучения. Магнитные вихри могут выполнять аналогичную функцию, изменяя свои свойства под действием напряжения.

В перспективе это может привести к созданию более совершенных нейроморфных процессоров, способных работать с высокой энергоэффективностью. Исследователи планируют интегрировать вортионы в такие системы, что может стать настоящим прорывом в развитии искусственного интеллекта и энергоэффективных вычислений.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Читайте также

Greenworks представила компактную дрель-шуруповёрт DD560 с защитой от отдачи

Greenworks представила компактную дрель-шуруповёрт DD560 с защитой от отдачи

Может ли искусственный интеллект чувствовать боль? Учёные обнаружили необычные реакции нейросетей

Может ли искусственный интеллект чувствовать боль? Учёные обнаружили необычные реакции нейросетей

Greenworks представила компактный гайковёрт IW3450 с крутящим моментом до 580 Нм

Greenworks представила компактный гайковёрт IW3450 с крутящим моментом до 580 Нм

Нейросеть обучили слушать города и распознавать источники шума

Нейросеть обучили слушать города и распознавать источники шума

Телевизоры Samsung заподозрили в слежке за пользователями через микрофоны и скриншоты

Телевизоры Samsung заподозрили в слежке за пользователями через микрофоны и скриншоты

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Метеостанция с ИИ различает 12 видов облаков

Метеостанция с ИИ различает 12 видов облаков

Живые клетки грудного молока программируют здоровье младенца

Живые клетки грудного молока программируют здоровье младенца

Китай разрешил городские тесты роботакси Xpeng и СП Volkswagen/JAC

Китай разрешил городские тесты роботакси Xpeng и СП Volkswagen/JAC

Apple представила iPad mini 2026 с OLED-экраном и чипом A20 Pro — но есть нюанс

Apple представила iPad mini 2026 с OLED-экраном и чипом A20 Pro — но есть нюанс