Физики близки к созданию мозгоподобной вычислительной техники

Неожиданное поведение в сегнетоэлектрических материалах, изученых исследователями из Национальной лаборатории Оук-Ридж при Минестерстве энергетики США (англ. Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory) поддерживает новый подход к хранению и обработке информации, сообщает mindbrain.ru.

Сегнетоэлектрические материалы известны своей способностью спонтанно переключать поляризацию при применении электрического поля. С помощью сканирующего зондового микроскопа, ORNL команда применила это свойство, дабы привлечь области переключения поляризации, вызванные областями на поверхности сегнетоэлектрического материала. К удивлению исследователей, при записи в плотные массивы, области начали формировать сложные и непредсказуемые узоры на поверхности материала.

«Когда мы сократили расстояние между областями, мы увидели вещи, которые казались совершенно невозможными», — сказал Антон Иевлев из ORNL, первый автор статьи, опубликованной в Nature Physics. «И вдруг, когда мы попытались притянуть область, она оказалась не сформированной, или же сформировалась, но в виде шахматной доски. На первый взгляд, это не имело никакого смысла. Мы думали, когда область формируется это не должно зависеть от окружающих областей».

После изучения закономерности формирования области в различных условиях, исследователи поняли — сложное поведение можно было бы объяснить теорией хаоса.

«Одна область будет подавлять создание второй близкой к ней области, но способствовать формированию одной дальней, что является предпосылкой хаотического поведения», — поделился возглавлявший исследование Сергей Калинин из ORNL.

«Примером хаотического поведения может послужить капающий кран: иногда капли падают регулярно, иногда нет, но это — процесс зависящий от времени. Хаотическое поведение реализуемое в пространстве, как в нашем эксперименте, очень необычное явление».

Сотрудник Юрий Першин из Университета Южной Каролины (англ. University of South Carolina) объясняет, что система команды обладает ключевыми характеристиками необходимыми для мемкомпьютинга (вычислительная парадигма для хранения и обработки информации на одной физической платформе), в которой хранение и обработка информации происходит на одной и той же физической платформе.

«В основном, мемкомпьютинг работает, как человеческий мозг (нейроны и их соединения — синапсы) — может хранить и обрабатывать информацию в одном месте», — сказал Першин. «Этот эксперимент с сегнетоэлектрическими областями демонстрирует возможность мемкомпьютинга».

Кодирование информации в пределах области может позволить исследователям создавать логические операции на поверхности сегнетоэлектрического материала, тем самым объединять места хранения и обработки информации.

Исследователи отмечают, что система в принципе имеет универсальные вычислительные способности, но требуется провернуть гораздо больше работы, необходимой для разработки коммерчески доступного все- электронного вычислительного устройства, разработанного на основе эффекта взаимодействия областей.

«Эти исследования также заставляют нас переосмыслить роль поверхности и электрохимического явления в сегнетоэлектрических материалах, поскольку область взаимодействия прямо связана с поведением поверхности экранирующих зарядов, освобожденных в ходе электрохимической реакции, связанной с процессом переключения», — сказал Калинин.