На межі законів фізики. Нова математична модель зробить обчислення для штучного інтелекту екологічнішими

Центри обробки даних уже сьогодні споживають величезну кількість електроенергії, а в найближчі десятиліття цей показник може зрости. Якщо технології не стануть ефективнішими, цифрова галузь ризикує перетворитися на одне з головних джерел глобальних викидів вуглекислого газу.

У відповідь на цей виклик науковці з Единбурзького університету розробили інноваційну теоретичну модель, здатну кардинально знизити енерговитрати на зберігання та обробку цифрової інформації. Дослідження зосереджене на перспективних технологіях магнітної пам’яті, у яких одиниці та нулі кодуються шляхом зміни магнітних станів.

Замість традиційних підходів до проєктування процесів перемикання команда застосувала теорію оптимального керування. Це дозволило розрахувати форму надшвидких імпульсів магнітного поля, що забезпечують зміну стану з мінімально можливими втратами енергії. Комп’ютерне моделювання показало, що новий метод дозволяє скоротити споживання енергії на кілька порядків порівняно із сучасними та перспективними технологіями, такими як DRAM, STT-MRAM і SOT-MRAM.

Розраховані показники наближають процеси обробки даних до межі Ландауера — фундаментального термодинамічного бар'єра, що визначає фізичний мінімум енергії, необхідний для зміни стану одного біта. Наближення до цієї межі вважається головною метою сучасної мікроелектроніки.

Розроблена концепція не обмежується теорією: вона містить практичні рекомендації щодо створення оптимізованих пристроїв і методів формування полів. Крім того, математичний апарат є універсальним — його можна адаптувати для роботи з електричними струмами та фемтосекундними лазерними імпульсами. На думку авторів розробки, це відкриває шлях до створення надзвичайно ефективних обчислювальних систем майбутнього.