Ученые хотят воссоздать самый эффективный компьютер

Исследователи постоянно пребывают в поиске более совершенных технологий, однако самый эффективный компьютер, возможно, уже существует.

Такой компьютер способен учиться и приспосабливаться без программирования или обновления. Он обладает почти безграничной памятью, почти не сбивается и работает очень быстро. Это не Mac и не PC. Заинтригованы? Все просто: речь идет об обычном человеческом мозге. Ученые всего мира хотели бы изобрести нечто с похожими способностями.

Академические и промышленные лаборатории работают над созданием компьютеров, которые превосходят по эффективности человеческий мозг. Вместо того чтобы работать как обычная цифровая система, эти новые устройства потенциально способны действовать как нейронные сети.

«Компьютеры весьма внушительны по многим параметрам, но им не сравниться с умом», сообщил исследователь Марк Херсам. „Нейроны могут производить очень сложные вычисления с низким расходом энергии, что говорит не в пользу компьютеров“.

Группа ученых из Северо-западного университета добилась порыва в электронике, который может приблизить создание подобных мозгу компьютеров к реальности.

Работа команды продвигает резисторы памяти или мемристоры, которые являются резисторами в микросхеме, способной запоминать, сколько тока через нее протекает.

Результаты работы опубликованы в издании Nature Nanotechnology.

«Мемристоры могут использоваться как элемент памяти в интегральной схеме или в компьютере», сообщил Херсам. „В отличие от других модулей памяти, используемых в современной электронике, мемристоры стабильны и помнят свое состояние даже в условиях потери энергии“.

В современных компьютерах используется память с произвольным доступом (RAM), которая обладает высокой скоростью, но не сохраняет данные, если прекращается поставка энергии. С другой стороны, флэш-память хранит данные без энергии, но работает значительно медленней. Мемристоры могут обеспечить память, объединяющую лучшее из двух: они обладают высокой скоростью работы и надежны. Однако есть проблема: мемристоры — это электронные устройства с двумя терминалами, которые могут управлять одним каналом напряжения. Херсам захотел трансформировать их в трехтерминальные устройства, чтобы можно было использовать их в более сложных электронных схемах и системах.

Херсам и его команда столкнулись с проблемой, используя однослойный дисульфид молибдена (MoS2), двухмерный полупроводниковый наноматериал толщиной в атом.

Подобно волокнам древесины, атомы упорядочены в материале в определенных направлениях (их называют зернами). Лист дисульфида молибдена обладает четкой межзеренной границей, которая является интерфейсом, где объединяются два разных зерна.

Под воздействием мощного электрического поля межзеренная граница буквально смещается, вызывая изменение сопротивления. С использованием MoS2 с данным дефектом межзеренной границы вместо обычной структуры типичного мемристора металл-оксид-металл ученые представили новое мемристивное устройство, которое настраивается с помощью электрода затвора.