Het kiezelbrein, van DARPA, zou veel efficiënter moeten werken dan het huidige tweetallige systeem (afb: DARPA)
Een variabel weerstands-geheugen van hafniumoxide gedoteerd met bariumatomen zou zo’n honderd keer meer informatie kunnen opslaan dan het huidige digitale geheugen. Dat zou ook een positief effect hebben op de verwerkingssnelheid van de computer aangezien de verwerking en de opslag van gegevens op dezelfde plaats zou kunnen plaatsvinden, stellen de onderzoekers.
De huidige computer werkt met het binaire systeem: de nullen en de enen. Zo wordt ook de informatie verwerkt en opgeslagen. Dat kost tijd en energie. Onderzoekers in Cambridge hebben nu een geheugensysteem ontwikkeld dat gebaseerd is op een regelbaar weerstandsgeheugen, dat niet maar twee toestanden heeft, zoals het binaire geheugen, maar vele. Daarmee zou zo’n honderd keer meer info zijn op te slaan per geheugenelement.
Elektrische stroom wordt gebruikt om de weerstand te verhogen of te verlagen. Daar heb je een bepaald type materiaal voor nodig. De onderzoekers lieten hun oog vallen op hafniumoxide. Dat is een isolator die in de halfgeleiderindustrie wordt gebruikt.
Een beetje lastig is dat de kristalstructuur van nogal ‘slordig’ is. Dat is geen pre voor de gegevensopslag. Daarom voegden de onderzoekers bariumatomen aan het hafniumoxide toe, dat een structuur vormt die loodrechtop op de hafniumoxidestructuur staat. Die bariumrijke ‘bruggen’ maken het mogelijk dat er elektronen kunnen lopen. De onderzoekers waren in staat de hoogte van de barrières te creëren, en daarmee de weerstand, met behulp van hafniumoxide. Zo kun je het aantal geheugentoestanden vergroten.
Sneller
Volgens de onderzoekers zouden die regelbare weerstandgeheugens werken als synapsen, de contactpunten tussen hersencellen. Daardoor zou het mogelijk zijn op dezelfde plek informatie te verwerken en op te slaan. Dat maakt een computer sneller, efficiënter en compacter en dat is wenselijk in een wereld waar de gegevensverwerking en opslag steeds meer energie vergen. Het zou op weg zijn om de grootste stroomverbruiker in de wereld te worden, niet in de laatste plaats door de sterk toegenomen toepassing van kunstmatige intelligentie.
“Die explosie heeft vooral te maken met de tekortkomingen van de geheugentechniek” zegt Markus Hellenbrand. “In conventionele systemen zijn opslag en verwerking gescheiden en de gegevens worden tussen die twee heen en weer geschoven, wat energie en tijd kost.” Er is al patent op het systeem aangevraagd. Hoeveel
Bron: Futura-Sciences