Исследователи из Майнцского университета имени Иоганна Гуттенберга разработали прототип устройства, которое сочетает броуновские и резервуарные вычисления. Новый подход позволит существенно сократить энергозатраты на проведение сложных вычислений.
Броуновские резервуарные вычисления представляют собой комбинацию двух нетрадиционных методов вычислений, объясняют физики. Компьютерные процессы обычно выполняются при комнатной температуре. Броуновскими называют вычисления, которые используют тепловую энергию окружающей среды, чтобы сократить энергопотребление.
Схема работы устройства. Магнитный вихрь, известный как скирмион (серая точка), смещается в углы треугольного поля электрическими токами, где он отскакивает от сторон. Потенциалов, показанных красным цветом, достаточно для выполнения базовых логических операций. Изображение: Klaus Raab, JGU
Резервуарные вычисления используют сложную реакцию физической системы на внешние воздействия, что приводит к чрезвычайно ресурсоэффективному способу обработки данных. Большая часть вычислений выполняется самой системой, что не требует дополнительной энергии. Преимущество подобной системы в том, что этот тип пластового компьютера можно легко настроить для выполнения различных задач, говорят ученые.
В своей работе исследователи создали твердотельную систему, которая состоит из тонких металлических пленок, обладающих магнитными скирмионами. Эти магнитные вихри ведут себя как частицы и могут приводиться в движение электрическими токами. На поведение скирмионов влияет не только приложенный ток, но и их собственное броуновское движение. Это броуновское движение скирмионов может привести к значительному увеличению энергосбережения, поскольку система автоматически перезагружается после каждой операции и готовится к следующему вычислению.
Исследователи протестировали работу своей системы с помощью булевых логических операций, которые тестируют точность вычислений. Результаты подтвердили работу системы. Авторы отмечают, что прототип легко изготовить с литографической точки зрения, и теоретически его можно уменьшить до размера всего лишь нанометров.
