Как беспокойный магнит становится вычислительным элементом

Команда ученых из Университета Тохоку и Национального института стандартов и технологий США создала кремниевую спинтронную микросхему, в которой вероятность используется не как недостаток, а как преимущество. Вместо того чтобы заставлять каждый бит оставаться фиксированным в состоянии 0 или 1, эта конструкция работает с вероятностным битом, или p-битом.

Можно представить себе p-бит как крошечного «решателя», который постоянно меняет свое состояние. Тепловой шум помогает ему перемещаться между 0 и 1, а входное напряжение изменяет вероятности. Чип не просто генерирует случайный шум. Он создает контролируемую неопределенность, что гораздо полезнее.

Почему кремний делает это чем-то большим, чем лабораторный трюк

Исследователи использовали суперпарамагнитный туннельный переход — наноразмерный магнитный элемент, который естественным образом меняет свою намагниченность. Именно это поведение, основанное на спине, придает устройству его необычный стиль вычислений.

Компания SkyWater Technology изготовила базовые транзисторы и соединения с помощью 130-нм CMOS-процесса. Затем Университет Тохоку добавил сверхпротонные наноустройства и электроды сверху. Это важно, поскольку работа связывает экзотическую физику спина со стандартным производством кремния.

Команда подтвердила два ключевых результата. Выходное напряжение колебалось во времени, а входное напряжение изменяло среднее значение выходного. Проще говоря, чип вел себя как управляемый механизм вероятности.

Что будет дальше

Мы полагаем, что это исследование может изменить ваше восприятие ИИ в повседневных устройствах. Будущие чипы на основе p-битов могут помочь телефонам, роботам, датчикам и периферийным устройствам выполнять задачи ИИ с меньшим энергопотреблением. Это может означать более длительное время работы от батареи, меньшее нагревание аппаратного обеспечения и более умные машины за пределами крупных центров обработки данных.

Технология все еще находится на ранней стадии. Однако она указывает на будущее, в котором вычисления не борются с неопределенностью. Они ее используют.

Поделитесь этой статьей с читателями, интересующимися аппаратным обеспечением ИИ, и ознакомьтесь с нашими другими материалами о новых вычислительных технологиях.