Нейросети работают с большими объемами данных. Узкое место этого процесса – скорость считывания и записи информации на носители. Ученые предлагают для решения проблемы использовать антиферромагнетики.
Особенности технологии
Исследователи из Северо-западного Университета (США) и Университета Мессины (Италия) разработали новый тип накопителей на базе магнитной памяти. Прототип хранилища отличается крайне низким энергопотреблением и небольшими габаритами – меньше, чем любое из ныне существующих устройств для записи цифровой информации.
Технология основана на использовании антиферромагнетиков (AFM). Электроны в них ведут себя как маленькие магниты из-за их квантово-механического свойства – «спина». Само вещество при этом не обладает макроскопической намагниченностью, потому что «спины» ориентированы антипараллельно.
Ученые установили, что при помощи AFM можно существенно уменьшить размер хранилища, при этом сохранив или даже увеличив объем его памяти. Современным магнитным накопителям для хранения 1 бита информации требуется около 1 млн атомов, в то время как антиферромагнетикам – всего 12. Однако эти расчеты пока что только теоретические, на практике исследователи еще не смогли приблизиться к подобным значениям.
Задача снижения энергопотребления решается благодаря наличию магнитоупорядоченных частиц в AFM. Обычно запоминающим устройствам необходимо электричество для работы, но антиферромагнетики не нуждаются в этом для совершения операций записи. Кроме того, они защищены от стирания информации под воздействием внешнего магнитного поля.
Как работают AFM-устройства
Для создания прототипа устройства команда ученых использовала антиферромагнитный платиновый марганец. Ранее его для подобных целей не применяли. Новый подход позволил уменьшить размер некоторых деталей записывающего устройства до 800 нм, что в десять раз меньше, чем в других аналогичных разработках.
Исследователи подчеркивают, что их накопители совместимы с существующей практикой создания полупроводников. Компаниям не придется вкладывать деньги в обновление своего оборудования, чтобы начать использовать новый тип записывающих устройств. Ожидается, что технология позволит производить модули магниторезистивной оперативной памяти – MRAM (магнитная память с произвольным доступом). Однако прогнозов относительно даты запуска коммерческого выпуска ученые пока что не дают.
Ценность исследования
Один из руководителей проекта, адъюнкт-профессор электротехники и вычислительной техники Северо-западного Университета Педрам Халили убежден, что новая разработка отлично подойдет для систем на базе искусственного интеллекта. Запоминающие устройства для них должны отличаться скоростью статической памяти (SRAM) и объемом динамической (DRAM). Но в настоящий момент не существует технологий, которые могли бы обеспечить эти свойства, сообщает ученый.
Татьяна Бочарникова, глава представительства NetApp в России и СНГ, отмечает, что ЦОДы уже сейчас потребляют 2% энергии от общемировой выработки, а к 2030 году этот показатель может достигнуть 11%. В таких условиях производство энергоэффективных накопителей – знаковый этап в развитии технологий хранения данных.
