Новая эра вычислений: созданы микросхемы на наномагнетиках
Реализованные на микросхемах из спиновых стекол алгоритмы ИИ могут быть чуть менее точными, чем традиционные, однако будут гораздо более гибкими в плане решения задач
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.