Opslagelementen op piëzokristal (afb: JGU)

Zoals in dit blog al vaker verteld is kost dat hele, mooie digitale ‘bouwwerk’ ons een hoop energie. De it-sector zal, al er niks gebeurt, in 2030 zo’n 10 petaWattuur verbruiken. Dat zou de helft zijn van van de totale (verwachte)stroomproductie in dat jaar. Onderzoekers van de Johannes Gutenberguniversiteit in Mainz aan die energiedolle situatie te doen. Ze ontwikkelden een techniek waarmee het wegschrijven van gegevens op servers nog maar de helft aan energie kost, terwijl de architectuur van die servers een stuk ingewikkelder zou kunnen worden. Dat helpt natuurlijk niet erg (de spreekwoordelijk druppel op de gloeiende plaat) als we steeds maar weer technieken ontwikkelen die stroom vreten, zoals kunstmatige intelligentie, en systemen ook niet energiezuiniger worden.
We zijn de hele dag bezig filmpjes en plaatjes te bekijken, berichten te versturen en wat er allemaal nog meer te doen is op dat wereldwijde web. De hoeveelheid digitale gegevens die we daarmee creëren en consumeren is enorm en al die flauwekul wordt op computers opgeslagen, vaak meermalen.
Ongetwijfeld zullen weinige mensen er stil bij staan, maar al die gegevens opslaan en bewaren kosten gigantische hoeveelheden energie. In Nederland zijn, onder meer, in de Wieringmeer al wat van die opslagplaatsen verschenen en te vrezen valt dat ook in Flevoland nog wat van die (haast) mensloze energieslurpers worden gebouwd.

Gegevens worden meestal opgeslagen met hulp van elektromagnetisering. Voor het schrijven of wissen van gegevens worden elektrische stroompjes toegepast boven ferromagnetische multilagen zodat er een magneetveld ontstaat. Een belangrijke stap vooruit is als die opslaglaag een waar metaal als platina toe te voegen. Als de stroom door dat zware metaal gaat dan zouden er elektronen heen en weer gekaatst worden tussen dat zware metaal en de ferromagnetische laag. Het grote voordeel is dat elektronen vele malen hergebruikt kunnen worden en de hoeveelheid energie die nodig is om de gegevens vast te leggen zou een factor duizend lager worden. Ik begrijp uit het persbericht dat dit al gepraktiseerd wordt.
De onderzoekers in Mainz werkten voor dit onderzoek samen met het onderzoekscentrum in Jülich hebben nu een manier bedacht om het rendement van dat proces nog eens te verdubbelen. “In plaats van silicium als substraat hebben we een piëzo-elektrisch kristal gebruikt”, zegt Mariia Filianina. “Doorop deponeerden we het zware metaal en de ferromagnetische laag.” Als er dan een stroompje door het piëzo-elektrische kristal loopt dan ontstaat er een vormverandering waardoor het rendement van het schakelen in de opslaglaag wordt vergroot. Het is mogelijk dat rendement te sturen door de kracht van het elektrische veld.

Minder energie

Dat kost niet alleen minder energie maar maakt het ook mogelijk ingewikkelder architecturen te gebruiken voor de informatieopslag. Volgens de onderzoekers zou dat elektrische veld in slechts een klein deel van dat piëzokristal kunnen worden toegepast, want dan wordt alleen daar het schakelrendement vergroot. Filianina: “Als we dat doen kunnen we makkelijk geheugens op meerdere niveau’s en ingewikkelde architecturen realiseren.”

Bron: Alpha Galileo