Учёные показали прообраз магнитного процессора

Одна ячейка спинового льда, отснятая магнитным силовым микроскопом (MFM). Светлые и тёмные участки отражают разное направление магнитных полей (фото W. R. Branford et al./ Science).

По мнению авторов опыта, сотовая структура из крошечных магнитов способна служить средством хранения и даже обработки информации, работающим по принципу нейронной сети.

Физики из Имперского колледжа Лондона построили плоскую гексагональную решётку из кобальтовых магнитов. Каждый из них насчитывает в длину 1 микрометр и 100 нм в ширину. Эта сетка покрывает квадрат со сторонами 100 мкм.

Опыт показал: при охлаждении до 50 кельвинов микроскопические магниты взаимодействуют так, что в этом «аналоге кристаллической решётки» наблюдаются разные фазовые переходы, возникают магнитные дефекты, похожие на монополи, и потоки магнитных зарядов. Такую структуру авторы разработки называют искусственным спиновым льдом.

Рабочая температура устройства ещё далека от желанной комнатной, но всё же перед нами большой шаг вперёд по сравнению с другими экспериментами, в которых аналогичные эффекты наблюдались только вблизи абсолютного нуля.

Опытная схема под сканирующим электронным микроскопом. Хорошо видны контактные электроды. Светлые диагональные полосы на самой решётке – артефакт съёмки (фото W. R. Branford et al./ Science).

Для использования спинового льда в качестве средства хранения данных и также в роли процессора имеется несколько предпосылок. Один узел решётки представляет собой точку соприкосновения трёх магнитов, по меньшей мере два из которых неизбежно сойдутся одноимёнными полюсами. При внешнем воздействии такие магнитные бруски способны менять своё состояние и по цепочке влиять на полярность всех соседей. Это напоминает передачу сигнала нейронами.

Благодаря взаимодействию соседних магнитов по определённым правилам такую решётку можно превратить в некое подобие нейронной сети (иллюстрация W. R. Branford et al./ Science).

И если для одного узла существует несколько возможных состояний (направлений магнитных потоков в трёх сходящихся лучах), то при наращивании числа сот количество потенциальных магнитных узоров на подобной плоскости растёт экспоненциально. Потому появляется большой соблазн научиться управлять состоянием спинового льда, а также считывать это состояние.

Первое условие британские физики выполнили ещё раньше, воспользовавшись внешним магнитным полем, а теперь они показали, как можно определять состояние магнитов в решётке по изменениям в электрическом сопротивлении устройства. (Детали эксперимента можно найти в статье в Science.)

Правда, до построения компьютера по новому принципу всё равно ещё далеко. Учёным предстоит отработать алгоритмы вычислений на магнитных сотах. Есть и другие нерешённые вопросы.

«Сильное взаимодействие между соседними магнитами позволяет нам тонко влиять на формирование рисунка в решётке. Можно воспользоваться этим для решения сложных задач, потому что тут существует множество различных результатов, и мы способны различать их в электронном виде, – говорит ведущий автор исследования Уилл Брэнфорд (Will Branford). — Наша следующая большая цель состоит в том, чтобы построить массив наномагнитов, который может быть „запрограммирован“ без использования внешнего магнитного поля».



Объявлены результаты параллельной проверки опыта по превышению скорости света

19 марта 2012

Физики впервые передали сообщение по нейтринному лучу

15 марта 2012

Учёные впервые проверили принцип Ландауэра

13 марта 2012

Создан светодиод с излучательным КПД выше 100%

6 марта 2012

Физики впервые передали информацию на скрученной радиоволне

2 марта 2012
  • Юрий Новиков  2 апреля, 22:58
    и чем это лучше чем поле из транзисторов?
    ОтветитьНравится
  • Максим Крутько  3 апреля, 04:03
    Ну во-первых, высверлить решетку проще чем наслаивать транзисторы. Во-вторых, эти топологии памяти сходны с самоорганизующимися картами Кохонена, которые предназначены для кластерного хранения данных в системах ИИ.
    ОтветитьНравится
  • Василий Коровин  3 апреля, 04:44
    А что тут от карт Кохонена кроме шестиугольности? И нейронную сеть тут не построить, уж больно функция передачи узла для этого неподходящая.
    ОтветитьНравится
  • Юрий Новиков  3 апреля, 12:00
    ну если это транзисторы — только мельче и дешевле — тогда даа.
    А вот разговоры о существовании каких то «нейрональных сетей» которые нельзя смоделировать на транзисторах и обьектно ориентированных языках — ... не могу понят.
    ОтветитьНравится
  • Максим Крутько  3 апреля, 13:45
    Мне это тоже пока не ясно) Размерность вектора признаков на картах обычно больше чем 1 или 2, тут же размерность в один бит. Возможно они хотят попробовать некое подобие аксоновой передачи сигнала.
    ОтветитьНравится
  • Максим Крутько  3 апреля, 13:55
    Конфигурация и строение вычислительных элементов обычно расчитаны на определенную парадигму вычислений. Например двоичная система+фон неймоновскоая архитектура для транзисторных процессоров. Тут же авторы претендуют на некое подобие нейронной парадигмы, которая и должны быть реализована нейроподобными элементами. Выигрыш -- скорость, размеры и потенциалы развития. В любом случае, прежде чем построить такой чип они сделают его модель на ООП языке))
    ОтветитьНравится
  • Максим Крутько  3 апреля, 14:01
    1-е и 2-е сообщения адресованы Василию и Юрию соответственно.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Соколов  3 апреля, 16:30
    «При внешнем воздействии такие магнитные бруски способны менять своё состояние и по цепочке влиять на полярность всех соседей.»
    Вот про это «ВСЕХ» не верю, идея хороша и была сфантазирована еще на стимпанковских шестеренках и детских игрушках с крутящимися магнитиками, вот только масштабируемость такой цепи совсем бесконечна...
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Соколов  3 апреля, 16:31
    совсем НЕ бесконечна...
    ОтветитьНравится
  • Максим Крутько  3 апреля, 17:26
    Ну в идеале это будут диполи атомарного масштаба))
    ОтветитьНравится
  • Максим Резенов  4 апреля, 10:24
    Я думаю что такой компьютер будет устойчив к воздействию на него радиации. Что хорошо для использования такого компьютера в космической области.
    ОтветитьНравится
  • Андрей Брюховиченко  19 апреля, 23:55
    Очень интересно, чем же они взаимодействуют? Дурят нашего брата.
    www.shok.us/elektromagnitnoe-pole-fantaziya/
    ОтветитьНравится
  • Shamil Dzhanbolatov  30 апреля, 00:53
    Предлагаю игнорировать старперов коммунистов-атеистов хающих запад, но почти все поголовно сидящих там, которые здесь только для того, чтобы найти дурачка-спонсора, чтобы идеть на его шее. Таких старперов как Вреж, Иерархов, Коганицкий, Асташкин и т.п. Превратили славный современный сайт с новостями науки с Запада в клуб вспоминателей СССР и врагов США.
    ОтветитьНравится
  • Александр Иерархов  30 апреля, 00:54
    Да, в особенности аллахолётами превратили... :D
    ОтветитьНравится
  • Константин Верехин  9 января, 11:21
    Полезный сайт о путешествиях http://profi-rosnou.ru/ записки мечтателя
    ОтветитьНравится