Süni intellekt (Sİ) və digər informasiya və kommunikasiya texnologiyaları (İKT) əvvəllər görünməmiş miqyasda məlumatlar istehsal edir və emal edir.

İnternet axtarışları, süni intellekt tərəfindən yaradılan şəkillər, tövsiyə sistemləri, elmi simulyasiyalar və böyük dil modelləri yaradılan, daşınan, saxlanılan və təhlil edilən çoxlu miqdarda məlumatdan asılıdır. Süni intellekt gündəlik həyata, sənayeyə və elmə daha dərindən inteqrasiya olunduqca, hesablama gücünə və məlumatların saxlanmasına qlobal ehtiyac artmaqda davam edir.

Süni intellektdə artan enerji tələbatı

Bu genişlənmə həm də böyük bir çətinlik yaradır: elektrik enerjisi istifadəsi. Məlumat mərkəzləri onsuz da çoxlu miqdarda enerji tələb edir və onların enerji tələbatının yaxın onilliklərdə əhəmiyyətli dərəcədə artacağı gözlənilir. Səmərəlilikdə əhəmiyyətli irəliləyişlər olmadan, İKT nəticədə dünya miqyasında elektrik enerjisi istehlakının və karbon emissiyalarının əhəmiyyətli bir hissəsini təşkil edə bilər.

Buna görə də, rəqəmsal xidmətlərə tələbat artdıqca hesablamanı daha enerji səmərəli etməyin yollarını tapmaq getdikcə daha vacib hala gəlir.

Edinburq Universitetinin tədqiqatçıları gələcək maqnit yaddaş texnologiyalarında rəqəmsal məlumatların (“0” və “1” kimi təmsil olunan bitlər) saxlanması və manipulyasiya edilməsi üçün lazım olan enerji miqdarını azaltmağa kömək edə biləcək yeni bir nəzəri çərçivə hazırlayıblar.

Maqnit Yaddaşını Dəyişdirməyin Daha Səmərəli Yolu

Maqnit yaddaşının mərkəzində rəqəmsal məlumatların dəyişdirilməsinə və idarə olunmasına imkan verən maqnit vəziyyətlərini dəyişdirmək qabiliyyəti dayanır.

Tədqiqatçılar maqnit kommutasiya proseslərinin dizaynı üçün ənənəvi metodlardan (məlumatların manipulyasiyasının əsas mexanizmi) istifadə etmək əvəzinə, müəyyən bir məqsədə çatmağın ən səmərəli yolunu müəyyən etmək üçün istifadə edilən riyazi yanaşma olan Optimal İdarəetmə Nəzəriyyəsinə müraciət etdilər.

Bu metoddan istifadə edərək, komanda mümkün qədər az enerji sərf edərkən maqnit vəziyyətlərini dəyişə bilən ultra sürətli maqnit sahəsi impulslarının dizaynı üçün bir çərçivə yaratdı. Hesablamalar həmçinin real eksperimental məhdudiyyətləri nəzərə alır və bu da yanaşmanı potensial gələcək cihazlar üçün daha uyğun edir.

Əsas Enerji Limitinə Yaxınlaşmaq

Kompüter simulyasiyaları göstərir ki, metod DRAM, STT-MRAM və yeni yaranan SOT-MRAM cihazları da daxil olmaqla, bu gün istifadə edilən və ya inkişaf etdirilən aparıcı yaddaş texnologiyaları ilə müqayisədə kommutasiya enerjisini bir neçə dəfə azalda bilər.

Daha da təəccüblüsü odur ki, proqnozlaşdırılan enerji tələbləri gələcək maqnit yaddaşını bir bit məlumatı emal etmək üçün tələb olunan minimum enerji miqdarını müəyyən edən Landauer həddinə (əsas termodinamik həddə) daha da yaxınlaşdırır.

Bu hədd fizika tərəfindən qoyulmuş fundamental bir sərhədi təmsil edir, ona görə də ona yaxınlaşmaq hesablamanı mümkün qədər enerji baxımından səmərəli etmək səylərində böyük bir irəliləyiş olardı.

“Advanced Materials” da təsvir edilən çərçivə , nəzəri hesablamalardan da kənara çıxır. Buraya optimallaşdırılmış cihaz dizaynları və maqnit sahələrinin ötürülməsi metodları da daxil olmaqla, mümkün tətbiq üçün praktiki rəhbərlik daxildir. Bu tövsiyələr tədqiqatçılara konsepsiyanı eksperimental olaraq sınaqdan keçirməyə kömək edə bilər.

Maqnit Sahələrindən Kənar Potensial

Tədqiqata rəhbərlik edən Edinburq Universitetinin Kondensasiya olunmuş Maddə Fizikası və Kompleks Sistemlər İnstitutundan Dr. Elton Santos dedi:

“Hər bir rəqəmsal əməliyyatın enerji dəyəri var və süni intellekt və məlumat intensivliyi yüksək olan texnologiyalar genişlənməyə davam etdikcə bu xərc getdikcə daha vacib hala gəlir. İşimiz göstərir ki, maqnit sahəsinin zamanla necə dəyişdiyini diqqətlə dizayn etməklə maqnitləşmə ənənəvi yanaşmalarla müqayisədə daha səmərəli şəkildə dəyişdirilə bilər.”

O, davam etdi:

“Nəzəriyyəni ilk dəfə maqnit sahəsi impulslarından istifadə edərək inkişaf etdirsək də, riyazi hesablamalar bundan daha çox yönlüdür. Eyni çərçivə elektrik cərəyanlarına və hətta gələcək məlumatların saxlanması üçün ən qabaqcıl texnologiyalardan biri olan ultrasürətli lazer impulslarına uyğunlaşdırıla bilər. Bu o deməkdir ki, burada hazırlanmış ideyalar araşdırdığımız sistemlərdən daha kənarda tətbiqlərə malik ola bilər. Görünür, növbəti ən yaxşı şeyi tapmış ola bilərik.”