Получены магнитные аналоги нейронов и синапсов для нейроморфных вычислений

Хотя работу нашего мозга можно смоделировать на компьютере, базовая архитектура последнего остаётся двоичной. Это не позволяет в полной мере реализовать преимущества нейроморфных вычислений и заставляет учёных искать пути создания оборудования, которое больше похоже на мозг, но при этом способно взаимодействовать с обычными компьютерами.

Физики из Института перспективных материалов имени Цернике при Университете Гронингена (Нидерланды) использовали сложный оксид для создания магнитных битов, которые могут иметь промежуточные состояния. Полученные результаты были опубликованы 18 мая в журнале Frontiers in Nanotechnology.

В данной работе тонкие плёнки ферромагнитного оксида рутената стронция (SRO) выращивались на подложке из оксида титаната стронция. Такая плёнка содержала магнитные домены, которые были перпендикулярны её плоскости и могли перемагничиваться более эффективно, чем плоско-параллельные домены.

Ранее для создания магнитных доменов с внеплоскостной ориентацией приходилось синтезировать сложные многослойные гетероструктуры с использованием весьма трудоёмких технологий.

Варьируя условия предложенного ими процесса выращивания оксида, голландским учёным удалось контролировать ориентацию кристаллов (магнитную анизотропию) SRO.

Согласно их данным, в случае если магнитные домены ориентированы идеально перпендикулярно плёнке, коммутация строго детерминирована: переключается весь домен. Однако, если магнитные домены слегка наклонены, реакция является вероятностной: не все домены ориентированы одинаково, и переключается только часть кристаллов, в результате чего магнитный бит принимает промежуточное (не целочисленное) значение.

«Эта магнитная анизотропия — именно то, что нам нужно, — говорит один из авторов статьи. — Вероятностное переключение сопоставимо с тем, как функционируют нейроны, а детерминированное переключение больше напоминает работу синапса».

В будущем, массивы подобных доменов могут найти применение в спинтронных устройствах, подключаемых к обычным кремниевым схемам для использования в нейроморфных, а также в стохастических вычислениях (многообещающая технология, которая представляет непрерывные значения потоками случайных битов).

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365