காந்த நினைவகத்தின் மின் ஆற்றல் பயன்பாட்டைக் குறைக்கும் புதிய கோட்பாடு

செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) மற்றும் பிற தரவு சார்ந்த தொழில்நுட்பங்கள், உலகளவில் கணினி ஆற்றல் மற்றும் தரவு சேமிப்பு தேவையை சாதனை அளவுக்கு உயர்த்துகின்றன. இது மின்சார விநியோகத்தின் மீது அழுத்தத்தை ஏற்படுத்துகிறது; இதனால் கணினி பயன்பாட்டை மின் ஆற்றல் திறன் மிக்கதாக்க வழிகளை ஆய்வாளர்கள் தேடி வருகின்றனர். எடின்பரோ பல்கலைக்கழக இயற்பியலாளர்கள் எதிர்கால காந்த நினைவக தொழில்நுட்பங்களுக்கான ஒரு கோட்பாட்டு அமைப்பை உருவாக்கியுள்ளனர். இது இலக்கத் தகவல் துளிகளை (bits) — அதாவது அனைத்து டிஜிட்டல் தகவலையும் உருவாக்கும் "0" மற்றும் "1" — சேமிக்கவும் மாற்றவும் தேவையான ஆற்றலைக் குறைக்கும் நோக்கம் கொண்டது.

காந்த நினைவகம், ஒரு பொருளின் காந்த நிலையை மாற்றுவதன் மூலம் செயல்படுகிறது; இதுவே தரவை எழுதவும் மாற்றவும் பயன்படும் அடிப்படை முறை. இந்த மாற்று செயல்முறையை வடிவமைக்க வழக்கமான முறைகளுக்குப் பதிலாக, எடின்பரோ குழு ஆப்டிமல் கண்ட்ரோல் தியரி எனும் கணித அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தியது. இது ஒரு குறிப்பிட்ட இலக்கை மிகவும் திறம்படச் சென்றடைய உதவும் கணித முறை. இதைப் பயன்படுத்தி, குறைந்தபட்ச ஆற்றலில் காந்த நிலைகளை மாற்றக்கூடிய அதிவேக காந்தப்புல தூண்டல்களை அவர்கள் வடிவமைத்தனர். இந்தக் கணக்கீடுகள் நடைமுறை பரிசோதனை வரம்புகளையும் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்கின்றன.

DRAM (டைனமிக் ராண்டம் அக்சஸ் மெமரி), STT-MRAM, SOT-MRAM ஆகியவை இன்றைய முன்னணி நினைவக தொழில்நுட்பங்கள். இவற்றுடன் ஒப்பிடும்போது, இந்த முறை மாற்று ஆற்றலைப் பெருமளவு குறைக்கக்கூடும் என கணினி சிமுலேஷன்கள் தெரிவிக்கின்றன. இந்தக் குறைப்பு 1,000 முதல் 100,000 மடங்கு வரை இருக்கலாம் என அவை மதிப்பிடுகின்றன. இதனால் கணிக்கப்படும் ஆற்றல் தேவை, ஒரு தகவல் துளியை (bit) செயலாக்க தேவையான குறைந்தபட்ச ஆற்றலை வரையறுக்கும் அடிப்படை வெப்ப இயக்கவியல் எல்லையான லாண்டவர் எல்லைக்கு மிக நெருக்கமாகச் செல்ல வைக்கும்.

இந்தக் கண்டுபிடிப்புகள் அட்வான்ஸ்டு மெட்டீரியல்ஸ் என்ற ஆய்விதழில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன. இவை சிமுலேஷன்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட கோட்பாட்டு முடிவுகளே தவிர, செயல்படும் சாதனம் அல்ல. இருப்பினும், மேம்படுத்தப்பட்ட சாதன வடிவமைப்புகள் மற்றும் காந்தப்புல தூண்டல்களை வழங்குவதற்கான முறைகள் உள்ளிட்ட நடைமுறை வழிகாட்டுதல்களும் இந்த அமைப்பில் அடங்கியுள்ளன. இவை ஆய்வாளர்கள் இக்கருத்தைப் பரிசோதனை மூலம் சோதிக்க உதவக்கூடும். இந்த ஆய்வுக்குத் தலைமை தாங்கியவர் எடின்பரோ பல்கலைக்கழக ஒடுங்கிய பருப்பொருள் இயற்பியல் மற்றும் சிக்கலான அமைப்புகள் நிறுவனத்தைச் சேர்ந்த டாக்டர் எல்டன் சான்டோஸ். ஒவ்வொரு டிஜிட்டல் செயல்பாட்டுக்கும் ஒரு ஆற்றல் விலை உண்டு என்று அவர் கூறினார். காலப்போக்கில் காந்தப்புலம் மாறும் விதத்தை கவனமாக வடிவமைப்பதன் மூலம் காந்தமாற்றத்தை வழக்கமான முறைகளை விட மிக திறம்படச் செய்யலாம் என்றும் அவர் தெரிவித்தார்.

இதே கணித அமைப்பை மின்சார ஓட்டங்களுக்கும் அதிவேக லேசர் தூண்டல்களுக்கும் தகவமைக்க முடியும் என்றும், இவை இரண்டும் எதிர்கால தரவு சேமிப்புக்காக ஆராயப்பட்டு வரும் பிற அணுகுமுறைகள் என்றும் சான்டோஸ் தெரிவித்தார்.