В журнале Nature Communications опубликована работа исследователей из POSTECH (Университета науки и технологий города Пхохан, Южная Корея), которые предложили новый подход к использованию памяти ECRAM, электрохимической памяти с произвольным доступом, перспективной технологии для ускорения вычислений в искусственном интеллекте.
Современные системы обработки данных страдают от так называемого «узкого места фон Неймана» — необходимости постоянно передавать данные между процессором и памятью, что замедляет работу и увеличивает энергопотребление. Для решения этой проблемы была предложена концепция вычислений в памяти, при которой обработка информации происходит прямо там, где она хранится.
Одной из ключевых технологий для таких систем является память ECRAM. Она использует движение ионов, а не традиционные электронные процессы, позволяя плавно изменять данные в аналоговом формате. Однако сложность структуры и использование высокоомных, то есть сильно сопротивляющихся оксидных материалов, мешали точному пониманию принципов работы устройств и тормозили их коммерческое применение.
Чтобы преодолеть эту проблему, команда POSTECH разработала многоконтактное устройство на основе оксида вольфрама и применила методику параллельной дипольной линии Холла, позволяющую наблюдать за поведением электронов в широком диапазоне температур — от сверхнизких (-223°C) до комнатных (около 25°C). Они впервые зафиксировали, что внутри памяти ECRAM образуются кислородные вакансии, пустоты в кристаллической решетке, которые создают мелкие донорные состояния, участки с пониженным энергетическим барьером (~0,1 эВ), через которые электроны могут легко перемещаться.
Это открытие показало, что ECRAM не просто увеличивает количество электронов, а создает условия для их более свободного движения, что значительно ускоряет вычисления. Более того, устойчивость этого эффекта при экстремально низких температурах доказывает высокую надежность новой технологии.
По словам профессора Сейонг Кима из POSTECH, это исследование впервые экспериментально подтвердило механизм переключения в ECRAM на разных температурах. В будущем такие устройства могут обеспечить более высокую скорость работы ИИ и увеличить срок службы аккумуляторов в смартфонах, ноутбуках и других мобильных устройствах.
Пока ученые из POSTECH ищут способы сделать вычисления для ИИ быстрее и энергоэффективнее, в другой области науки тоже происходят открытия. Специалисты работают над тем, как ускорить квантовые измерения — важнейший процесс, от которого зависит стабильность и точность работы квантовых компьютеров. Теперь вместо долгого ожидания результата они предлагают расширить «поле зрения» системы за счет дополнительных кубитов, сохраняя при этом высокую точность.
Ранее мы рассказывали о создании в России уникального протеза, который может «читать мысли».