Новая эра вычислений: созданы микросхемы на наномагнетиках
Спиновые стекла представляют собой немагнитные материалы с включениями магнитных частиц, между которыми сохраняется дальнее взаимодействие. По словам ученых, возможность впервые настроить взаимодействие внутри этих систем с помощью электронно-лучевой литографии позволяет создавать различные вычислительные системы на основе спинового стекла.
В общих чертах, спиновое стекло представляет собой неупорядоченную систему наномагнитов, возникающую в результате случайных взаимодействий и конкуренции между двумя типами магнитного порядка в материале. Эти магнитные порядки не формируют упорядоченную конфигурацию при падении температуры, и обладают различными термодинамическими и динамическими чертами, которые могут быть использованы для создания вычислительных систем.
Возможны ли микросхемы на основе спинового стекла на практике
Группа исследователей объединила теоретическое моделирование и эксперименты, чтобы изготовить искусственное спиновое стекло и изучить его возможное использование в микросхемах. Для этого авторы создали микросхему и запустили на ней нейронную сеть Хопфилда, которая математически моделирует ассоциативную память, чтобы управлять беспорядком искусственных спиновых систем.
Ассоциативная память, будь то в сети Хопфилда или других формах нейронных сетей, связывает два или более паттерна памяти объекта. Если срабатывает только один паттерн — например, при получении частичного изображения лица в качестве входных данных, — то сеть может вспомнить полное лицо. В отличие от традиционных алгоритмов, ассоциативная память не требует повторений идентичных сценариев для извлечения данных.
При использовании таких сетей можно реализовать паттерны памяти на системе из спинового стекла, создавая в микросхеме достаточно мало шума, чтобы она могла работать точно и без сбоев. По словам авторов успешного эксперимента, алгоритмы ИИ, реализованные на микросхеме из спинового стекла, будут не такими точными, как традиционные, но зато более гибкими.
Реализованные на микросхемах из спиновых стекол алгоритмы ИИ могут быть чуть менее точными, чем традиционные, однако будут гораздо более гибкими в плане решения задач