Nga thử nghiệm vật liệu mới cho máy tính làm việc như não bộ con người

Các nhà khoa học từ Khoa Vật lý chất rắn và hệ thống nano của Viện Công nghệ laser và plasma thuộc Đại học Nghiên cứu Hạt nhân Quốc gia (MEPhI)cộng tác với các chuyên gia của Viện Vật lý Chất rắn và Viện Công nghệ Vi điện tử và vật liệu tinh khiết cao đã đề xuất một thứ vật liệu mới có thể thực hiện chuyển đổi hiệu ứng điện trở lưỡng cực.

Vật liệu này có thể đóng vai trò nền tảng cho những phát kiến máy tính trên cơ sở memristor (viết tắt của memory resistor — bộ nhớ điện trở, điện trở ký ức), không chỉ lưu trữ mà còn biết xử lý thông tin giống như tế bào thần kinh não bộ của  người. Kết quả nghiên cứu đã công bố trên tạp chí Material Letters.

Những nghiên cứu về hiện tượng này được tiến hành trên khắp thế giới: điện trở chuyển đổi lưỡng cực có thể được sử dụng để tạo ra bộ nhớ song tuyến, cũng như  memristor — thành tố nền tảng thứ tư của thiết bị điện tử. Memristors có thể trở thành cơ sở cho lối tiếp cận mới tới quá trình xử lý thông tin, khiến máy tính hoạt động nhanh hơn, hiệu quả hơn.

Như vậy từ đây có memcomputing — phương pháp xử lý thông tin mới, khi bộ nhớ tức thời RAM và "bộ nhớ dài hạn" (đĩa cứng) thực hiện những công đoạn chức năng tương tự  như tế bào thần kinh não.

Hiệu quả của việc chuyển đổi điện trở thể hiện ở chỗ dưới tác động của điện trường bên ngoài tính truyền dẫn của vật liệu có thể thay đổi kích thước theo mấy nấc. Như vậy, tạo thành hai trạng thái: điện trở cao và điện trở thấp. Nếu tính chất chuyển đổi phụ thuộc vào hướng của điện trường, thì hiệu ứng được gọi là lưỡng cực. Còn bản thân cơ chế vật lý của sự chuyển đổi lại phụ thuộc vào thể loại vật liệu.

Tại Viện Công nghệ laser và plasma thuộc MEPhI đang tiến hành tìm kiếm những vật liệu mới mà có thể thực hiện hiệu ứng chuyển đổi điện trở lưỡng cực. Trước đây, đã chỉ ra rằng hiệu ứng như vậy quan sát thấy trong các hệ thống với tương quan điện tử mạnh, bao gồm ví dụ như vật liệu có từ trở khổng lồ cũng như chất siêu dẫn nhiệt độ cao.

Từ kết quả nghiên cứu, các nhà khoa học đã quyết định lựa chọn màng mỏng epitaxy, được hình thành trên bề mặt của chất nền đơn tinh thể từ strontium titanate  (epitaxy là sự tăng trưởng đều đặn và có trật tự của một vật liệu đơn tinh thể trên một vật liệu khác, có hai loại đồng thể và dị thể). Các nhà khoa học đã chỉ ra khả năng sử dụng những màng mỏng này để tạo memristor dành cho máy tính thuộc thế hệ mới.

"Điểm mới trong công trình của chúng tôi bao hàm ở việc áp dụng phương pháp in thạch bản, cho phép khai thác công nghệ với các thành tố cực nhỏ của bộ nhớ điện trở", — PGS Andrei Ivanov từ Khoa Vật lý chất rắn và hệ thống nano của Viện Công nghệ laser và plasma thuộc MEPhI cho biết.

Nên đọc