Химики из Университета Ватерлоо нашли гораздо более быстрый и эффективный способ хранения и обработки информации путем расширения ограничений того, как можно использовать и управлять потоком электричества.

В недавно опубликованном исследовании химики обнаружили, что свет может индуцировать намагниченность в некоторых полупроводниках - стандартном классе материалов в основе всех современных вычислительных устройств.

«Эти результаты могут позволить принципиально новый способ обработки, передачи и хранения информации с помощью электронных устройств, что намного быстрее и эффективнее обычной электроники», - заявили ученые.

На протяжении десятилетий компьютерные чипы сокращались благодаря постоянному потоку технологических улучшений в плотности обработки. Эксперты, однако, предупреждают, что мы скоро достигнем конца тенденции, известной как закон Мура, в котором количество транзисторов на квадратный дюйм на интегральных схемах удваивается примерно каждый год.

«Проще говоря, есть физический предел производительности обычных полупроводников, а также насколько плотный вы можете построить чип, - сказал профессор химии и член Института нанотехнологий Ватерлоо Павле Радованович (Pavle Radovanovic). - Чтобы продолжать улучшать производительность чипов, вам нужно будет либо изменить материал, из которого делаются транзисторы, кремний, например, на углеродные нанотрубки или графен, или изменить, как наши современные материалы хранят и обрабатывают информацию».

Находка Радовановича стала возможной благодаря магнетизму и области, называемой спинтроникой, в которой предлагается использовать для хранения двоично информацию направления спина электрона в дополнение к его заряду, и плазмонике, которая изучает коллективные колебания элементов в материале.

«Мы, в основном, намагничиваем отдельные полупроводниковые нанокристаллы (крошечные частицы почти в 10 000 раз меньшие ширины человеческого волоса) с помощью света при комнатной температуре, - сказал Радованович. - Впервые кто-то смог использовать коллективное движение электронов, известное как плазмон, чтобы индуцировать устойчивую намагниченность в таком немагнитном полупроводниковом материале».

Посредством манипулирования плазмонами в легированных нанокристаллах оксида индия Радованович доказывает, что магнитные и полупроводниковые свойства действительно могут быть связаны, причем без использования сверхнизких температур для работы устройства.

Он ожидает, что результаты могут вначале привести к высокочувствительным магнитооптическим датчикам для тепловидения и химического зондирования. В будущем он надеется распространить этот подход на квантовый уровень хранение данных и обработку квантовой информации.

Проф. Павле Радованович перед системой магнитного кругового дихроизма, используемой в этом исследовании

Магнитные материалы являются основой современных цифровых информационных технологий, таких как хранение на жестких дисках. Команда из Вашингтонского университета (UW) теперь сделала один шаг вперед, закодировав информацию с использованием магнитов толщиной всего лишь несколько слоев атомов.

Этот прорыв может революционизировать как технологии облачных вычислений, так и бытовую электронику, позволяя хранить данные с большей плотностью и повышать энергоэффективность.

В исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые сообщают, что они использовали стопки сверхтонких материалов для беспрецедентного управления потоком электронов в зависимости от направления их спинов. Материалы, которые они использовали, включают листы трийодида (CrI₃) хрома, описанного в 2017 году как первого в истории двумерного магнитного изолятора. Четыре листа - каждый толщиной только один атом - создали самую тонкую систему, которая может блокировать электроны на основе их спинов, и показали более чем в 10 раз более точное управление, чем другие методы.

«Наша работа показывает возможность продвинуть хранение информации на основе магнитных технологий к атомно-тонкому пределу», - сказал соавтор д-р Тяньчен Сон (Tiancheng Song).

В смежных исследованиях, опубликованных в Nature Nanotechnology, команда обнаружила способы электрического управления магнитными свойствами этого атомно-тонкого магнита.

«С бурным ростом объема данных проблема заключается в том, как увеличить плотность их хранения при одновременном снижении потребления энергии, - сказал соавтор Сяодон Сюй (Xiaodong Xu), профессор физики и материаловедения в UW. - Комбинация обеих работ указывает на возможность разработки атомно-тонких магнитных запоминающих устройств с потреблением энергии на порядок меньше, чем достижимо в настоящее время».

В новой статье в Science также рассматривается, как этот материал может позволить применить новый тип памяти, который использует электронные спины в каждом отдельном листе.

Исследователи уложили два слоя CrI₃ между проводящими листами графена. Они показали, что в зависимости от того, как ориентированы спины между каждым из листов CrI₃, электроны могут либо беспрепятственно течь между двумя графеновыми листами, либо быть в значительной степени заблокированы. Эти две различные конфигурации могут действовать как биты - нули и единицы двоичного кода в повседневных вычислениях - для кодирования информации.

«Функциональными единицами этого типа памяти являются магнитные туннельные переходы (MTJ), являющиеся магнитными «затворами», которые могут препятствовать или пропускать электрический ток в зависимости от того, как ориентированы спины на переходе, - сказал соавтор научный сотрудник Сянхань Цай (Xinghan Cai). - Такие затворы играют центральную роль в реализации этого типа мелкомасштабного хранения данных».

При четырех слоях CrI₃ команда обнаружила возможность для «многобитового» хранения информации. В двух слоях CrI₃ спины между каждым слоем либо выровнены в одном направлении, либо в противоположных направлениях, что приводит к двум разным скоростям, с которыми электроны могут течь через магнитные затворы. Но с тремя и четырьмя слоями существует больше комбинаций спинов между каждым слоем, что приводит к множеству разных скоростей, при которых электроны могут течь через магнитный материал от одного графенового листа к другому.

«Вместо того чтобы ваш компьютер использовал всего два состояния для хранения данных, он может использовать состояния A, B, C, даже D и более, - сказал соавтор Бевинь Хуан (Bevin Huang), докторант в UW по физике. - Таким образом, устройства хранения, использующие соединения CrI₃, не только будут более эффективными, но они будут хранить в себе больше данных».

Материалы и подход исследователей представляют собой значительное улучшение по сравнению с существующими методами в аналогичных условиях эксплуатации с использованием оксида магния, который является более толстым, менее эффективным при блокировании электронов и не имеет возможности для многобитового хранения информации.

«Хотя наше текущее устройство требует умеренных магнитных полей и работает только при низкой температуре, что невозможно использовать в современных технологиях, концепция устройства и принцип работы являются новаторскими, - сказал Сюй. - Мы надеемся, что с развитым электрическим контролем магнетизма и некоторой изобретательностью эти туннельные переходы могут работать с уменьшенным или даже без необходимости магнитного поля при высокой температуре, что может изменить ситуацию в технологии памяти».

Картина кристаллической структуры трийодида хрома (CrI₃) с атомами хрома, показанных пурпурным, и йодных атомах, показанных желтым цветом. Черные стрелки представляют собой спины электронов, которые аналогичны крошечным стержневым магнитам

Хотя мы понимаем, что Интернет вещей уже упрощает нашу жизнь и делает ее более удобной, кибербезопасность миллионов беспроводных устройств и приборов по-прежнему вызывает серьезную озабоченность.

Даже одиночные целенаправленные атаки могут привести к серьезному ущербу. Когда киберпреступники контролируют и манипулируют несколькими узлами в сети, возможности для разрушения увеличиваются.

Проф. из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Дмитрий Струков работает над этим. Он и его команда надеются ввести дополнительный уровень безопасности на растущее число устройств с поддержкой Интернета и Bluetooth с помощью технологии, целью которой является предотвращение клонирования, практики, при которой реплицируются узлы в сети, а затем используются для выполнения атак в сети. Микросхема, которая использует технологию ионных мемристоров, представляет собой аналог аппаратной памяти для решения этой проблемы.

«Вы можете думать о ней, как о черном ящике», - сказал проф. Струков. Из-за своей природы чип физически неклонируемый и, таким образом, может сделать устройство неуязвимым для взлома, подделки или тиражирования киберпреступниками.

Ключом к этой технологии является мемристор - электрический резистор, который может «помнить» о своем состоянии сопротивления в зависимости от истории приложенного напряжения и тока. Мемристоры не только могут изменять свои выходы в зависимости от их истории, но каждый мемристор, благодаря физической структуре его материала, также уникален в своем ответе на приложенное напряжение и ток.
Поэтому схема из мемристоров образует черный ящик, как это называл проф. Струков, причем выходы чрезвычайно сложно предсказать на основе входных данных.

«Идея состоит в том, что выходы трудно предсказать, и, поскольку их трудно предсказать, схему трудно воспроизвести», - отметил проф. Струков. Множество возможных входов может привести, по меньшей мере, к множеству выходов - чем больше мемристоров, тем больше возможностей. Запуск каждого займет больше времени, чем злоумышленник может разумно потратить на клонирование одного устройства, не говоря уже о сети из них.

Использование мемристоров в современной кибербезопасности особенно важно в свете хакерства, связанного с машинным обучением, в котором ИИ тренируется в «изучении» и моделировании входов и выходов, а затем предсказывает следующую последовательность на основе построенной модели. С машинным обучением злоумышленнику даже не нужно знать, что именно происходит, поскольку компьютер обучается по серии входов и выходов системы.

«Например, если у вас есть 2 миллиона выходов, и злоумышленник видит 10 000 или 20 000 из этих выходов, он может на основе этого подготовить модель, которая впоследствии сможет скопировать систему», - сказал автор статьи Хусейн Нили (Hussein Nili). Мемристорный черный ящик может обойти этот метод атаки, потому что он делает соотношение между входами и выходами достаточно случайным для внешнего мира, даже если внутренние механизмы схем достаточно повторяемы, чтобы быть надежными.

«Он должен выглядеть случайным, но он также должен быть детерминированным», - сказал он.

В дополнение к изменчивости, встроенной в эти мемристорные схемы, другие функции включают высокую пропускную способность, скорость и экономичность использования энергии, что делает их идеальным компонентом в ограниченном бюджете энергии Интернета вещей. Фактически, это уже полупрактическая технология, которая может использоваться как для идентификации устройства, так и для шифрования информации.

По мере того, как ученые продолжают совершенствовать эту технологию, проф. Струков и его команда исследуют, будут ли какие-либо дрейфы в характеристиках с течением времени. Они также разрабатывают «сильные» пути обеспечения безопасности, которые требуют больших мемристорных схем и дополнительных методов (подходящих для чувствительной военной техники или высоко секретной информации), а «слабые» пути больше ориентированы на бытовую электронику и повседневные гаджеты - ситуации, в которых, вероятно, не стоит время злоумышленника, потраченного на взлом устройства.

Иллюстрация мемристора как устройства кибербезопасности, появившаяся на обложке Nature Electronics

Исследователи продемонстрировали в «человеческом масштабе» новую фазу вещества, называемую квадрупольными топологическими изоляторами (QTI), которая недавно была предсказана теорией. Это первые экспериментальные данные, подтверждающие эту теорию.

Работа команды с QTI возникла из десятилетнего изучения свойств класса материалов, называемых топологическими изоляторами (TI). «TI являются электрическими изоляторами внутри и проводниками вдоль их границ и могут иметь большой потенциал для поддержки создания мощных, надежных компьютеров и устройств, определенных на атомном масштабе», - сказал проф. Гаурав Баль (Gaurav Bahl).

Необычные свойства TI делают их особым видом электронного вещества. «Коллектив электронов может формировать собственные фазы в материалах, это знакомые твердые, жидкие и газообразные фазы, такие как вода, но иногда они могут образовывать более необычные фазы, такие как TI», - сказал соавтор, проф. физики Тейлор Хьюз (Taylor Hughes).

TI обычно существуют в кристаллических материалах, и другие исследования подтверждают, что фазы TI присутствуют во встречающихся в природе кристаллах, но есть еще много теоретических предсказаний, которые необходимо подтвердить, сказал проф. Хьюз.

Одним из таких предсказаний было существование нового типа TI, обладающего электрическим свойством, известным как квадрупольный момент. «Электроны - это отдельные частицы, несущие заряд в материале, - сказал аспирант Владимир Беналказар (Wladimir Benalcazar). - Мы обнаружили, что электроны в кристаллах могут располагаться, чтобы создать не только зарядовые дипольные моменты, т. е. пары положительных и отрицательных зарядов, но и мультипольные, которые создаются четырьмя и восемью электронами. Простейшим представителем этих классов более высокого порядка являются квадруполи, в которые связаны два положительных и два отрицательных заряда».

В настоящее время невозможно создать материал атом за атомом, не говоря уже о регулировании квадрупольного поведения электронов. Вместо этого команда построила в рабочем масштабе аналог квадрупольного TI, используя материал, созданный на печатных платах. Каждая печатная плата содержит квадрат из четырех идентичных резонаторов - устройств, которые поглощают электромагнитное излучение определенной частоты. Платы расположены в виде сетки, чтобы создать полный аналог кристалла.

«Каждый резонатор ведет себя как атом, а связи между ними ведут себя как связи между атомами, - сказал Кит Питерсон (Kitt Peterson), ведущий автор и аспирант кафедры электротехники. - Мы направляем микроволновое излучение на систему и измеряем, сколько поглощается каждым резонатором, что говорит нам о том, как электроны будут вести себя в аналогичном кристалле. Чем больше микроволнового излучения поглощается резонатором, тем более вероятно, что он найдет электрон на соответствующем атоме».

Исследователи заявили, что особенность, которая делает QTI, а не TI, является результатом специфики соединений между резонаторами.
«Края QTI не проводящие, как у типичного TI, - сказал Баль, - вместо этого активны только углы, то есть края краев, и аналогичны четырем локализованным точечным зарядам, которые образуют так называемый квадрупольный момент. Именно так предсказали Тейлор и Владимир».

«Мы измерили, сколько микроволнового излучения поглощает каждый резонатор, расположенный точно в углах внутри нашего QTI, подтверждая резонансные состояния в точном диапазоне частот - сказал Питерсон. - Это указывало на существование предсказанных защищенных состояний, которые были бы заполнены электронами с образованием четырех угловых зарядов».

Угловые заряды этой новой фазы электронного материала могут быть способны сохранять данные для связи и вычислений. «Это может показаться нереалистичным с использованием нашей модели «человеческого масштаба, - сказал Хьюз. - Однако когда мы думаем о QTI в атомном масштабе, становятся очевидными огромные возможности для устройств, которые выполняют вычисления и обработку информации, возможно даже в масштабах меньших, чем мы можем достичь сегодня».

Исследователи заявили, что согласие между экспериментом и прогнозом демонстрирует, что ученые начинают понимать физику QTI достаточно хорошо для практического использования.

«Как физики-теоретики мы с Владимиром могли предсказать существование этой новой формы материи, но до сих пор не было найдено никаких данных об этих свойствах», - сказал Хьюз. - Сотрудничество с инженерами помогло превратить наше предсказание в реальность».

На переднем плане одна плата, которая при соединении с другими образует экспериментальный массив квадрупольного топологического изолятора

Недавно опубликованная статья в Nature Electronics подробно описывает, как ученые из Advanced Science Research Center (ASRC) в GC/CUNY (The City College of New York) использовали массив нелинейных резонаторов для предотвращения разрушения сигнала при повреждении электронных схем.

Люди все больше зависят от своих мобильных телефонов, планшетов и других портативных устройств, которые помогают им ориентироваться в повседневной жизни. Но эти устройства склонны к сбоям, часто вызванным небольшими дефектами в их сложной электронике, что в результате может прервать их регулярное использование. Теперь инновации исследователей из ASRC в GC/CUNY обеспечивают надежную защиту схемы от повреждения, которое влияет на передачу сигнала.

Прорыв был сделан в лаборатории Андреа Алу (Andrea Alù), директора Photonics Initiative ASRC. Алу и его коллеги из CUNY, Техасского университета в Остине и Тель-Авивского университета были вдохновлены конструктивной работой трех британских исследователей, получивших за нее Нобелевскую премию по физике за 2016 год, которая обнаружила, что особые свойства материи (например, электропроводность) могут сохраняться в некоторых материалах, несмотря на непрерывные изменения формы вещества. Это понятие связано с топологией - отраслью математики, изучающей свойства пространства, которые сохраняются при непрерывных деформациях.

«За последние несколько лет был проявлен большой интерес к переводу этой концепции топологии от науки о материалах к распространению света, - сказал Алу. - Мы достигли двух целей в этом проекте: во-первых, мы показали, что мы можем использовать топологию для обеспечения надежного распространения электромагнитных волн в электронике и компонентах цепи. Во-вторых, мы показали, что присущая устойчивость, связанная с этими топологическими явлениями, может самоиндуцироваться сигналом, движущимся по цепи, и что мы можем достичь этой устойчивости с помощью подходящих подогнанных нелинейностей в матрицах схемы».

Для достижения своих целей команда использовала нелинейные резонаторы для формирования зонной диаграммы матрицы схем. Матрица была спроектирована так, чтобы изменение интенсивности сигнала могло вызвать изменение топологии зонной диаграммы. Для низких интенсивностей сигнала электронная схема была разработана для поддержки тривиальной топологии и, следовательно, не защищала от дефектов. В том случае, когда дефекты были введены в матрицу, это отрицательно сказывалось на передаче сигнала и на функциональности схемы.

Однако когда напряжение было увеличено выше определенного порога, топология полосы частот автоматически изменялась и передача сигнала не была затруднена из-за произвольных дефектов, введенных в матрицу схем. Это дало прямое подтверждение топологического перехода в схеме, которая была переведена на самоиндуцированную устойчивость к дефектам и неупорядоченности.

«Как только мы приложили более высокое напряжение, система переконфигурировала себя, индуцировав топологию, распространяющуюся по всей цепочке резонаторов и позволяя передавать сигнал без каких-либо проблем», - сказал А. Ханикаев, профессор Городского колледжа Нью-Йорка и соавтор исследования. - Поскольку система нелинейна, она может подвергнуться необычному переходу, который обеспечивает надежную передачу сигнала, даже если есть дефекты или повреждение схемы».

«Эти идеи открывают захватывающие возможности для надежной электроники и показывают, как сложные концепции математики, такие как топология, могут оказывать реальное воздействие на общие электронные устройства, - сказал Якир Хадад (Yakir Hadad), ведущий автор и бывший постдок в группе Алу, а в настоящее время - профессор Тель-Авивского университета в Израиле. - Подобные идеи могут быть применены к нелинейным оптическим схемам и расширены для двух- и трехмерных нелинейных метаматериалов».

Исследователи использовали нелинейные резонаторы для формирования матрицы схемы, функция которой оказалась по своей природе устойчивой к дефектам, которые обычно прерывали передачу сигнала

Ученые из Саутгемптонского университета открыли путь к расширению возможностей новой нанотехнологии, которая могла бы открыть дверь в новое поколение электроники.

В исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports, ученые показывают, как они усовершенствовали мемристор - более простую и меньшую альтернативу транзистору с возможностью изменения его сопротивления и хранения нескольких состояний памяти - на новый уровень производительности после экспериментов с его составными материалами.

Традиционно обработка данных в электронике основывалась на интегральных схемах (чипах) с огромным количеством транзисторов - микроскопических триггеров, которые управляют потоком электрического тока путем его включения или выключения.

Транзисторы становились все меньше и меньше, чтобы удовлетворить растущие требования к технологиям, но теперь достигают своего физического предела, например, процессоры обработки в смартфонах содержат в среднем пять миллиардов транзисторов.

Мемрсторы могли бы быть ключом к новой эре в электронике, будучи как меньшими, так и более простыми по форме, чем транзисторы, с низким энергопотреблением и с возможностью сохранять данные, «запоминая» количество заряда, которое прошло через них, позволяя компьютерам мгновенно включаться и выключаться и никогда ничего не забывать.

Команда Университета Саутгемптона продемонстрировала новую технологию мемристоров, которые могут хранить до 128 различимых состояний на переключение, что почти в четыре раза больше, чем сообщалось ранее.

В исследовании они описывают, как достигли такого уровня производительности, оценивая несколько конфигураций функциональных оксидных материалов - основного компонента, который дает мемристору способность изменять свое сопротивление.

Фемида Продромакис (Themis Prodromakis), профессор нанотехнологий и член EPSRC в Университете Саутгемптона, прокомментировала разработку следующим образом: «Это действительно захватывающее открытие, которое потенциально может иметь огромное значение для современной электроники. Ожидается, что к 2020 году, в Интернете будет более 200 миллиардов взаимосвязанных устройств IoT - это создаст невероятный объем данных, которые потребуют обработки. Мемристоры - ключевая технология для микросхем следующего поколения, которые должны быть сильно реконфигурируемыми, но доступными, масштабируемыми и энергоэффективными. Мы очень рады работать с ведущей мировой промышленностью, внедряя инновации в новые электронные системы, которые требуют индивидуальной настройки. Такие примеры включают системы, которые используются в недоступных средах, например, внутри человеческого тела, космосе или других удаленных или суровых местах. В то же время эта технология идеально подходит для разработки нового оборудования, которое может учиться и адаптироваться автономно, подобно человеческому мозгу».

Мемристорные микросхемы содержать ключ к следующему поколению электроники

Исследователи из Университета штата Орегон разработали и изготовили самый маленький в мире электрооптический модулятор, что может означать значительное сокращение энергии, используемой ЦОД и суперкомпьютерами.

Электрооптический модулятор играет ключевую роль в волоконно-оптических сетях. Подобно тому, как транзистор является переключателем для электронных сигналов, электрооптический модулятор представляет собой переключатель для оптических сигналов. Оптическая связь использует свет, поэтому модулятор включает и выключает свет, который посылает поток двоичных сигналов по оптическим волокнам.

Новый модулятор в 10 раз меньше и потенциально может быть в 100 раз более энергоэффективным, чем лучшие предыдущие устройства. Его размер примерно 0,6-8 микрон. Это примерно размер бактерий.

«Это, безусловно, самое захватывающее исследование, которое я когда-либо делал из-за того, какое влияние оно окажет, и из-за трудностей, встретившихся при проектировании и изготовлении», - сказал Алан Ван (Alan Wang), адъюнкт-профессор электротехники в Инженерном колледже OSU.

Для этого изобретения проф. Ван и его докторант, Эрвен Ли (Erwen Li), использовали технологии также разработанные в штате Орегон: прозрачные проводящие оксидные материалы. Созданная ими конструкция использует прозрачный проводящий оксидный затвор вместо типичного металлического затвора для объединения металлоксидного полупроводникового конденсатора с ультракомпактной фотонно-кристаллической нанополостью.

Дизайн, сочетающий инновации в материалах и устройствах, улучшил взаимодействие между электроникой и фотоникой, что позволило исследователям создать меньший электрооптический модулятор.

Проф. Ван консультировался со своими коллегами по промышленности о том, выбрал ли он правильный путь для разработки устройства, которое они могли бы использовать.

«Они сказали, что уменьшение размера и сокращение потребления энергии будет тенденцией в ближайшие пять-десять лет в отрасли. Так что это именно то устройство, которое они ищут», - отметил проф. Ван.

Исследование является частью многолетней мультидисциплинарной университетской научно-исследовательской инициативы Министерства обороны. Проф. Ван является одним из шести исследователей из разных стран, получившим пятилетний грант от Управления научных исследований ВВС для продвижения технологий, направленных на сокращение потребления энергии оптоэлектронными устройствами.

Разработчики модулятора

Лучшее понимание изменения магнитного состояния нанометровых квадратов в массиве могло бы стать основой для будущего хранения данных со сверхвысокой плотностью.

Намагниченность нанометрового материала квадратной формы не является постоянной. Она движется по спирали. Это вызвано спином электрона, который следует за движением прецессии, центрированным на середине квадратного наномагнита. Чтобы изучить намагниченность такого материала, физики могут полагаться на двумерные массивы квадратных наномагнитов. В статье, опубликованной в EPJ B, П. Ким (P. Kim) из Физического института им. Киренского, связанного с Российской академией наук, предложил новую модель с учетом факторов, влияющих на магнитное взаимодействие между индивидуальными наномагнетиками. Улучшенное управление такими массивами наномагнетиков может быть применено для хранения данных со сверхвысокой плотностью в спинтронных устройствах, использующих электронные спины и их магнетизм, а также в микро- и нанохирургии, управляемой магнитами.

Для разработки устройств хранения данных высокой плотности требуется максимально возможная плотность элементов в массиве. Однако чем ближе они друг к другу, тем больше магнитные взаимодействия между отдельными магнитными наноквадратами. Это означает несколько линий магнитного резонанса от нескольких типов колебательных мод вместо единственной резонансной линии, которая существует, когда эти квадраты расположены дальше друг от друга.

Оригинальность этой работы заключается в квадратной геометрии выбранного наномагнетика. В отличие от предыдущих исследований с использованием разных геометрий, в этой работе рассматриваются различные комбинации полярности и хиральности в массивах с большим количеством элементов.

Силовое микроскопическое изображение структуры намагничивания для части массива квадратных элементов

В своем недавнем докладе о эффективности ЦОД институт Uptime Institute в основном сосредоточился на отключениях и повышении энергоэффективности, но были и другие интересные выводы, например, что в среднем сотрудники ЦОД становятся старше, а женщины не проявляют интереса к работе.

Согласно докладу, растет потребность в новых навыках во все более и более гибридной ИТ-среде. Необходимы новые навыки, такие как надзор и управление SLA для рабочих нагрузок вне площадки заказчика, но у людей их нет. Только 35% респондентов сообщили, что у них не было каких-либо проблем при найме или кадровых вопросов.

По мнению более 50% респондентов, ведущая область экспертизы, которая особенно критична и в которой трудно нанимать специалистов, - это операции и управление. Поиск людей, обладающих достаточными навыками в области безопасности, сетевых технологий, электротехники и облачных технологиях, также является проблемой.

При этом 17% респондентов заявили, что испытывают трудности с удержанием персонала, поскольку был интенсивный наем крупными облачными и интернет-операторами, а также крупными поставщиками колокейшн.

Что действительно представляет интерес, так это то, что не приходят молодые люди и женщины. Более половины (56%) респондентов в опросе имели более чем 20-летний опыт работы. Только 5% были новыми в этой отрасли, с опытом менее пяти лет.

Исследование также показало, что женщины составляют менее 6% рабочей силы в большинстве центров обработки данных, но это не было рассмотрено как проблема 70% респондентов.

Ронда Аскирто (Ronda Ascierto), вице-президент Исследовательского института Uptime Institute, сказала, что опрос был сосредоточен на менеджерах (и небольшом количеством инженеров), которые, как правило, имели более длительный срок пребывания в отрасли, «но это все еще меньшая часть, чем мы планировали».

Что касается малого количества женщин в ЦОД, то люди объясняют это тем, что организации нанимают сотрудников начального уровня из военной или торговой школы, тогда как другие ИТ-профессии требуют степени в колледже, и этот пул содержит больше женщин, чем другие программы, не требующие степени.

Женщины, отмечает она, лучше работают в других областях техники. Они составляют 12% инженеров, 20% ИТ-менеджмента и 34% веб-разработчиков.

«Кроме того, нехватка рабочей силы, которая приведет к росту затрат, представляет собой реальный и недооцененный риск. Это один из самых быстрорастущих секторов в мире, и даже крупные операторы с их привлекательной зарплатой и карьерными возможностями могут изо всех сил пытаться заполнить открытые позиции, - сказала Аскирто. - И все же индустрия фактически игнорирует 50% населения. Растет консенсус между лидерами ЦОД, что будущий успех бизнеса ЦОД будет зависеть от диверсификации рабочей силы».

Навыки и вертикальные отрасли находятся в движении. Многие предприятия сокращают штат ЦОД, поскольку они сокращают инвестиции в ЦОД. Между тем, организации, предоставляющие колокейшн и облачные вычисления, изо всех сил пытаются найти кандидатов на вакантные рабочие места, а те, кто нанят, должны приобрести новые навыки для гибридного облачного мира.

«Изменения стрессовые, но они дают встряску», - сказала Аскирто.
Операторы, которые видят успех в своих стратегиях укомплектования персоналом, сосредоточены на обучении персонала, в том числе на перекрестном обучении существующего персонала как навыкам ИТ, так и навыкам работы с аппаратурой, что по сути сводит две роли в одну общую должность.

«Это оказалось особенно привлекательным в организациях с заявленной облачной стратегией, которая может сделать внутренних сотрудников неуверенными в своем долгосрочном будущем», - сказала Аскирто. 

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) в Германии разработали одноатомный транзистор, который может значительно снизить энергопотребление электронных систем.

Устройство, разработанное профессором Томасом Шиммелем (Thomas Schimmel) и его командой в Институте прикладной физики (APH), переключает электрический ток путем управляемого репозиционирования одного атома в гелевом электролите. Одноатомный транзистор работает при комнатной температуре и потребляет очень мало энергии, открывая совершенно новые перспективы для информационных технологий, говорит команда.

«Этот элемент квантовой электроники допускает энергию переключения меньшую, чем у традиционных кремниевых технологий в 10 000 раз», - сказал профессор Шиммель, который проводит исследования в APH, Институте нанотехнологий (INT) и Исследовательском центре материалов для энергетических систем (MZE) в KIT. Ранее в этом году профессор Schimmel, который считается пионером одноатомной электроники, был назначен содиректором Центра одноатомной электроники и фотоники, созданного совместно KIT и ETH Zurich.

Ученые изготовили два миниатюрных металлических контакта с шириной щели в один атом металла и испытали устройство с токами исток-исток от 1 до 8 мкА. «Путем электрически управляемого импульса мы помещаем в этот зазор один атом серебра и замыкаем контур, - сказал Шиммель. - Когда атом серебра снова удаляется, цепь прерывается». Самый маленький в мире транзистор переключает ток посредством управляемого обратимого движение одного атома. В отличие от обычных компонентов квантовой электроники одноатомный транзистор работает не только при чрезвычайно низких температурах вблизи абсолютного нуля, т. е. -273° С, но уже при комнатной температуре. Это большое преимущество для будущих приложений.

Одноатомный транзистор также состоит из металла без полупроводников. Это приводит к чрезвычайно низким электрическим напряжениям и, следовательно, чрезвычайно низкому потреблению энергии. Предыдущие устройства, разработанные в KIT, применяли жидкий электролит, но в новой версии используется твердый электролит. Гелевый электролит, полученный путем гелеобразования водного серебряного электролита с пирогенным диоксидом кремния, сочетает в себе преимущества твердого вещества с электрохимическими свойствами жидкости. Таким образом улучшаются безопасность и управление одноатомным транзистором.

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) в Германии разработали одноатомный транзистор, который может значительно снизить энергопотребление электронных систем