Elektronikus agyként viselkedik a forradalmi anyag

Nemzetközi együttműködésben dolgozó tudósok olyan anyagot fejlesztettek ki, amely különös tulajdonságai miatt fontos szerepet játszhat a számítástechnika jövőjében. A Nature folyóiratban közölt fejlesztés lényegében arra képes, amire az agy idegszövete: a feladatnak megfelelően átszervezi magát, miközben adatok tárolására is alkalmas.

Az agy figyelemre méltó képessége, hogy képes az idegsejtek közötti kapcsolatok létrehozásával és megszüntetésével áthuzalozni magát. Ugyanezt hasonló fizikai rendszerben lemodellezni nagyon komoly kihívást jelent

– magyarázza Stanley Williams, a Texas A&M Egyetem professzora.

Egy molekuláris eszközről van szó, ami drámai mértékű rekonfigurálhatóságra képes fizikai kapcsolódások helyett logikai újraprogramozással.

Dr. T. Venkatesan professzor, a Szingapúri Egyetem munkatársa szerint a felfedezés a csipek egy új generációját hozhatja el: nemcsak nagyobb számítási teljesítménnyel rendelkeznek, de kevesebb energiát is fogyasztanak.

A mai számítógépek teljesítményének egyik fontos korlátja a Neumann-architektúra szűk keresztmetszete. Ez lényegében abból fakad, hogy a processzor és a memória külön egységet képeznek, emiatt az adatok nemcsak folyamatosan utaznak a két rész között, de az üzemidő egy jelentős része is azzal telik, hogy az egyik egység a másikra vár.

Alternatív megoldást jelentettek a problémára az úgynevezett memrisztorok. Ezek a nióbium-dioxidból vagy vanádium-dioxidból készült, ritkaföldfémeket tartalmazó eszközök hőmérséklettől függően vezetők vagy szigetelők, ezért a gyakorlatban nagyon érzékenyek a környezetük hőmérsékletére. A tudomány így már egy ideje kutatott olyan szerves molekulák után, amelyek a memrisztor funkcióját kicsit erősebben biztosítják.

Sreebrata Goswami professzor, az Indiai Tudománykultivációs Szövetség munkatársa egy olyan anyagra bukkant, amelynek középpontjában egy vasatomhoz három fenilazopiridin-molekula kapcsolódik.

Úgy viselkedik, mint egy elektronszivacs, hat elektront tud visszafordíthatóan felvenni, ami összesen hét redox állapotot jelent. Ezen állapotok kapcsolódása a rekonfigurálhatóság kulcsa

– mondta Goswami professzor.

A fém-oxid memrisztoroknak egy be- és kikapcsolt állásuk van, az új anyag azonban feszültség alatt többször is váltott vezető és szigetelő állapot között. Miközben Williams professzor Texasban matematikai modelleken vezette le az anyag furcsa viselkedését, amelyet a vagy-vagy fastruktúrával írt le.

A Szingapúri Egyetem munkatársai ez alapján kísérleti számítási feladatokat fejlesztettek, és demonstrálták, hogy az anyag hogyan programozza át magát a következő feladat elvégzéséhez.

Venkatesan rámutatott, hogy egy molekuláris eszköz több ezer tranzisztor munkáját képes elvégezni, ezért az új memrisztor az erősségeit leginkább hely és energia terén korlátozott kézi eszközökben, telefonokban és szenzorokban mutathatja meg leghamarabb.

(Phys.org)