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.

Читать TechDigest в Google

Читайте также

Google научила команды ИИ решать сложные математические задачи и переписывать программы

Google научила команды ИИ решать сложные математические задачи и переписывать программы

Учёные выяснили, как одна частица радиации может уничтожить электронный чип

Учёные выяснили, как одна частица радиации может уничтожить электронный чип

Google представила Gemini 4 Hydrogen — новый ИИ стал быстрее в 2,5 раза

Google представила Gemini 4 Hydrogen — новый ИИ стал быстрее в 2,5 раза

Дженсен Хуанг ушёл с поста главы Nvidia на фоне громкого скандала

Дженсен Хуанг ушёл с поста главы Nvidia на фоне громкого скандала

В Австралии построили небоскрёб с солнечными панелями вместо обычного фасада

В Австралии построили небоскрёб с солнечными панелями вместо обычного фасада

SpaceX заказала солнечные батареи на 100 ГВт для космических дата-центров

SpaceX заказала солнечные батареи на 100 ГВт для космических дата-центров

Робот впервые самостоятельно собрал конструкцию в космосе

Робот впервые самостоятельно собрал конструкцию в космосе

В Китае передали данные со скоростью 64 Тбит/с по оптоволокну длиной 1000 км

В Китае передали данные со скоростью 64 Тбит/с по оптоволокну длиной 1000 км

«Черный ящик»: как устроен главный свидетель авиакатастроф и почему его нельзя заменить облаком

«Черный ящик»: как устроен главный свидетель авиакатастроф и почему его нельзя заменить облаком

Starlink и Starshield: чем отличаются две спутниковые сети SpaceX

Starlink и Starshield: чем отличаются две спутниковые сети SpaceX

Япония отправляет аппарат к спутникам Марса: миссия MMX должна раскрыть тайну происхождения Фобоса и Деймоса

Япония отправляет аппарат к спутникам Марса: миссия MMX должна раскрыть тайну происхождения Фобоса и Деймоса

Космический телескоп NASA Swift упадёт на Землю после 22 лет работы — что будет?

Космический телескоп NASA Swift упадёт на Землю после 22 лет работы — что будет?

BYD представила гибридный внедорожник Ti 9 с зарядкой за 9 минут и запасом хода 1600 км

BYD представила гибридный внедорожник Ti 9 с зарядкой за 9 минут и запасом хода 1600 км

В Китае выпустили электромобиль за 630 000 рублей с заменой батареи за 99 секунд

В Китае выпустили электромобиль за 630 000 рублей с заменой батареи за 99 секунд

Студент собрал работающий 3D-принтер из LEGO всего за 14 000 рублей

Студент собрал работающий 3D-принтер из LEGO всего за 14 000 рублей

Астрономы обнаружили загадочный объект на границе между нейтронной звездой и чёрной дырой

Астрономы обнаружили загадочный объект на границе между нейтронной звездой и чёрной дырой