حافظه‌ای که می‌تواند به «زهره» برود

یک دستگاه حافظه جدید گرمای باورنکردنی را تحمل می‌کند و داده‌ها را تا دمای ۶۰۰ درجه سانتیگراد حفظ می‌کند.

به گزارش ایسنا، محققان دانشگاه پنسیلوانیا (UPenn) یک دستگاه حافظه مقاوم در برابر حرارت جدید ساخته‌اند که می‌تواند در دمای بالای ۱۱۱۲ فارنهایت (۶۰۰ درجه سانتیگراد) کار کند؛ دمایی که حتی برای ذوب یک سنگ نیز کافی است.

این قابلیت به این حافظه اجازه می‌دهد تا در محیط‌های بسیار چالش برانگیز مورد استفاده قرار گیرد و حتی می‌تواند یک روز به هوش مصنوعی در سیاره زهره نیز کمک کند.

آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که چرا گوشی هوشمند شما در یک بعدازظهر آفتابی بسیار داغ کار نمی‌کند، اما وقتی آن را برای مدتی در سایه می‌گذارید دوباره راه می‌افتد؟ مقصر در اینجا حافظه یا به عبارت دقیق‌تر، موادی است که از آن ساخته شده است.

با افزایش دما، الکترون‌های حافظه فرار می‌کنند که منجر به از دست دادن اطلاعات و از کار افتادن دستگاه می‌شود. اگر گرمای بیش از حد وجود داشته باشد، دستگاه هرگز بازیابی نمی‌شود. به همین دلیل است که هیچ دستگاه حافظه‌ای در نزدیکی موتور جت یا دستگاهی که بتواند فضاپیما را در سیاره زهره راه‌اندازی کند، پیدا نمی‌کنید.

اکنون ممکن است این موضوع خیلی زود تغییر کند.

دستگاه حافظه مقاوم جدید

یک تیم تحقیقاتی به رهبری دیپ جاریوالا و روی اولسون که هر دو دانشیار دانشکده مهندسی و علوم کاربردی در دانشگاه پنسیلوانیا هستند، یک حافظه غیرفرار (NVM) ایجاد کرده‌اند که وقتی دما از ۲۰۰ درجه سانتیگراد فراتر می‌رود، از بین نمی‌رود.

فناوری NVM کاملاً جدید نیست و در دستگاه‌های ذخیره‌سازی مانند فلش مموری استفاده می‌شود؛ جایی که اطلاعات را می‌توان بدون برق فعال، ذخیره کرد.

ماهیت مقاوم در برابر حرارت فناوری NVM جدید از ماده‌ای به نام نیترید اسکاندیم آلومینیوم فروالکتریک (AlScN) ناشی می‌شود.

دیرن پرادهان، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه جاریوالا اولسون در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت: ساختار بلوری AlScN همچنین پیوند‌های پایدارتر و قوی‌تری بین اتم‌ها به آن می‌دهد، به این معنی که نه تنها در برابر حرارت مقاوم است، بلکه بسیار بادوام است.

مهم‌تر از آن، طراحی و ویژگی‌های دستگاه حافظه ما امکان سوئیچ سریع بین حالت‌های الکتریکی را فراهم می‌کند که برای نوشتن و خواندن داده‌ها با سرعت بالا بسیار مهم است.

این دستگاه دارای ساختار فلز-عایق-فلز با الکترود‌های نیکل و پلاتین و یک لایه نازک ۴۵ نانومتری از AlScN است که حدوداً ۱۸۰۰ برابر نازک‌تر از یک تار موی انسان است.

ماه‌ها طول کشید تا محققان به ضخامتی برسند که عملکرد این حافظه را در دما‌های بالا ارائه کند.

محققان همچنین نشان دادند که دستگاه تحت یک میلیون چرخه خواندن و نوشتن قرار می‌گیرد و نسبت روشن و خاموش شدن ثابتی را برای بیش از ۶ ساعت حفظ می‌کند. به گفته آنها، هر دوی این قابلیت‌ها برای یک NVM بی‌سابقه است.

هوش مصنوعی در زهره

این دستگاه جدید همچنین از نظر ساختاری با دستگاه‌های کاربید سیلیکون با دمای بالا که برای عملیات در دمای شدید طراحی شده‌اند، سازگار است.

محققان مطمئن هستند علاوه بر ساخت دستگاهی که می‌تواند برای اکتشاف فرازمینی کار کند، این دستگاه می‌تواند شکاف‌های موجود در معماری‌های محاسباتی موجود را نیز برطرف کند.

به عنوان مثال جدا کردن یک واحد پردازش و حافظه روش ناکارآمدی است، زیرا داده‌ها باید بین این اجزا حرکت کنند. این می‌تواند منجر به ایجاد یک گلوگاه شود، همانطور که این روز‌ها در مورد حجم وسیعی از داده‌ها که برای توسعه مدل‌های هوش مصنوعی پردازش می‌شوند، اتفاق می‌افتد.

جاریوالا می‌گوید: پایداری دستگاه حافظه ما می‌تواند به ادغام حافظه و پردازش نزدیک‌تر با هم کمک کند و سرعت، پیچیدگی و کارایی محاسبات را افزایش دهد. ما این را «محاسبات تقویت‌شده حافظه» می‌نامیم و با تیم‌های دیگر کار می‌کنیم تا زمینه را برای هوش مصنوعی در محیط‌های جدید فراهم کنیم.

بنابراین، توسعه مدل‌های هوش مصنوعی در محیط‌های فرازمینی نیز خارج از محدوده توانایی‌های این دستگاه نیست.

یافته‌های این پژوهش در مجله Nature Electronics منتشر شده است.