Sinapsi

I ricercatori dell’Università di Cambridge, della Linköping University, della Purdue University, dell’University College di Londra, dell’Università di Buffalo e del Los Alamos National Laboratory hanno ideato un nuovo approccio alla memoria del computer basato sull’ossido di afnio – e in grado di migliorare notevolmente sia le prestazioni ed efficienza.

"In larga misura, questa esplosione della domanda di energia è dovuta alle carenze delle attuali tecnologie di memoria dei computer", afferma il primo autore Markus Hellenbrand, PhD, delle previsioni secondo cui i computer che guidano Internet e altre reti di comunicazione cresceranno fino a consumare quasi un terzo dell'energia dell’approvvigionamento energetico mondiale nel prossimo decennio. "Nell'informatica convenzionale, c'è la memoria da un lato e l'elaborazione dall'altro, e i dati vengono spostati tra i due, il che richiede sia energia che tempo."

Per risolvere questo problema, dicono i ricercatori, sarà necessario ripensare il funzionamento della memoria e, per evidenziare un possibile approccio, hanno iniziato a costruire un prototipo di dispositivo di memoria basato su ossido di afnio drogato con bario. A differenza della memoria tradizionale in cui i dati sono rappresentati come zero e uno chiaramente delineati, il prototipo del team è una forma di memoria resistiva che memorizza le informazioni come una gamma continua di valori, aumentandone la densità, la velocità e l'efficienza. "Una tipica chiavetta USB a portata continua", afferma Hellenbrand, "potrebbe contenere, ad esempio, da dieci a cento volte più informazioni".

Il dispositivo funziona grazie alla creazione di ponti verticali che si ergono dal piano dell’ossido di afnio, creando un’autostrada altamente strutturata attraverso la quale gli elettroni possono fluire, mentre l’ossido di afnio senza ponti si trova in uno stato non strutturato e blocca il flusso di elettroni. Controllando l'altezza della barriera energetica alla quale i ponti incontrano i contatti del dispositivo, il prototipo dei ricercatori è in grado di memorizzare valori continui.

"La cosa veramente interessante di questi materiali è che possono funzionare come una sinapsi nel cervello", aggiunge Hellenbrand. "Possono archiviare ed elaborare informazioni nello stesso posto, come fa il nostro cervello, il che li rende molto promettenti per i campi in rapida crescita dell'intelligenza artificiale e dell'apprendimento automatico".

Il lavoro del team è stato pubblicato sulla rivista Science Advances in termini di accesso aperto; Un brevetto sulla tecnologia è stato depositato dal dipartimento di commercializzazione dell'Università di Cambridge.