Дослідники з Единбурзького університету знайшли спосіб значно зменшити кількість енергії, яка потрібна для запису інформації в майбутню комп’ютерну пам’ять. Якщо метод запрацює вже в реальних чипах, пам’ять споживатиме менше електроенергії та менше нагріватиметься. Для ноутбуків це може означати довшу роботу від батареї та менше тепла, а для серверів і дата-центрів — менші витрати на живлення серверів і охолодження.
Особливо це може бути важливо для ШІ та інших систем, які постійно переміщують і обробляють великі обсяги даних, адже на це йде чимало енергії. Тому якщо кожен запис або переміщення даних зробити хоча б трохи дешевшим, на мільярдах таких операцій економія вже може стати дуже відчутною.
У деяких симуляціях витрати були в тисячі, а подекуди навіть у мільйони разів нижчими, ніж у сучасної DRAM-пам’яті. Щоправда, поки що технологію випробували лише у симуляціях, тому наступним кроком має стати перевірка на реальних пристроях.
Як це працює?
Будь-які дані в комп’ютері зрештою зберігаються у вигляді бітів — нулів і одиниць. Щоб записати нову інформацію, потрібно змінити стан такого біта. І кожна така зміна потребує певної кількості енергії. У своєму дослідженні вчені працювали з магнітною пам’яттю. У ній використовують спеціальний матеріал, який можна намагнітити у двох різних напрямках. Один напрямок можна вважати «0», а інший — «1».
Щоб змінити записану інформацію, потрібно переключити матеріал з одного стану в інший — наприклад, із «0» на «1». Для цього використовують магнітне поле, а на його створення потрібна енергія. Тож дослідники придумали, як витрачати її значно менше. Замість того, щоб просто подавати сильний магнітний імпульс, вони за допомогою математики розрахували найекономніший імпульс для кожного перемикання.
У симуляціях це дозволило перемикати «0» і «1» дуже швидко — за кілька пікосекунд, тобто трильйонних часток секунди. Тож потрібне магнітне поле в окремих випадках було більш ніж у десять разів слабшим, а на саме перемикання витрачалося приблизно 100 разів менше енергії, ніж зі звичайними магнітними імпульсами.
За розрахунками авторів, це навіть може наблизити пам’ять до так званої межі Ландауера. Це фізична межа, яка показує, наскільки мало енергії може витрачатися на роботу з одним бітом інформації.
Дослідники також стверджують, що їхній метод потенційно можна використовувати не лише з магнітними імпульсами. Ту саму математику можна застосувати до електричного струму або дуже коротких лазерних імпульсів, які теж розглядають для майбутніх технологій зберігання даних.
Раніше dev.ua писав про іншу розробку в цьому напрямі: TSMC і тайванський дослідницький інститут ITRI створили чип магнітної пам’яті SOT-MRAM, який має працювати швидко та споживати значно менше енергії, ніж традиційні види пам’яті.
