Учёные создали искусственную память с 11 состояниями: как это изменит будущее вычислений

Учёные из Национального университета Тайваня разработали уникальное устройство, которое имитирует работу человеческого синапса, используя квантовые свойства спина.

Фото: Pixabay by marquetand, https://creativecommons.org/public-domain/pdm/

Нейросеть

Эта инновационная искусственная память способна хранить информацию в 11 различных устойчивых состояниях, что открывает путь к новым формам энергоэффективных вычислений.

В основе технологии лежат многослойные магнитные материалы, где электрические импульсы управляют конфигурацией спинов электронов. Эти спины выстраиваются в 11 стабильных положений, а их состояние считывается с помощью аномального эффекта Холла — без применения внешних магнитных полей. Такое управление позволяет добиться высокой точности, устойчивости и уменьшения износа компонентов.

Устройство демонстрирует хорошую энергоэффективность и компактность, при этом его архитектура совместима с современными полупроводниковыми производственными процессами. Тепловая стабильность — умеренная, но достаточная для практического применения.

Разработка уже была протестирована в реальных условиях: исследователи применили её в рамках нейросети ResNet-18. После обучения модель прошла процесс квантования, где физические значения памяти адаптировали веса нейронной сети. В результате точность распознавания осталась на высоком уровне — 81,51%, почти не уступая оригинальной модели.

Использование спина как основного механизма хранения данных открывает новые горизонты для развития искусственного интеллекта. Управление спиновыми состояниями обеспечивает не только стабильность, но и компактность систем.

В будущем планируется интеграция технологии в более крупные и функциональные вычислительные архитектуры, где возможны улучшения метода чтения, повышение контрастности и снижение вариативности.

В перспективе такие устройства могут сблизить принципы искусственного интеллекта с биологическим мозгом, создавая новое поколение вычислительных систем на основе спинтроники и квантовой физики.

Уточнения

Эффект Холла — это возникновение в электрическом проводнике разности потенциалов (напряжения Холла) на краях образца, помещённого в поперечное магнитное поле, при протекании тока, перпендикулярного полю.