الدخول في عصر "الذكريات متعددة المستويات" التي تعمل بالطاقة الضوئية

17 أكتوبر 2023 (أخبار Nanowerk) نحن نعيش في عصر طوفان البيانات. تستخدم مراكز البيانات التي يتم تشغيلها لتخزين ومعالجة هذا الفيض من البيانات الكثير من الكهرباء، وهو ما يُطلق عليه المساهم الرئيسي في التلوث البيئي. للتغلب على هذا الوضع، يتم البحث في أنظمة الحوسبة متعددة الأضلاع ذات استهلاك أقل للطاقة وسرعة حسابية أعلى، لكنها غير قادرة على التعامل مع الطلب الهائل على معالجة البيانات لأنها تعمل بالإشارات الكهربائية، تمامًا مثل أنظمة الحوسبة الثنائية التقليدية.

الوجبات السريعة الرئيسية

قام الباحثون بتطوير مادة شبه موصلة جديدة 2D-0D يمكن أن تعمل كذاكرة بصرية مدعومة بنبضات ضوئية.

تسمح المادة بحالات مقاومة متعددة، مما يتيح أكثر من حالات 0 و1 فقط مثل الذاكرة التقليدية.

وهذا يمكن أن يتيح نقل البيانات الضوئية بسرعة عالية بين أجزاء الحوسبة والتخزين في النظام.

وفي الاختبارات، حققت الذاكرة الضوئية دقة بنسبة 91% على نموذج الذكاء الاصطناعي، مما يظهر وعدًا للجيل القادم من الحوسبة.

ويقول الباحثون إن هذا يمكن أن يساعد في التغلب على القيود المفروضة على أشباه موصلات السيليكون للذكاء الاصطناعي والأنظمة المتقدمة الأخرى.

أجهزة الذاكرة الضوئية الهجينة 2D-0D. (الصورة: كيست)

البحث

أعلن المعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا (KIST) أن الدكتور دو كيونج هوانج من مركز المواد والأجهزة البصرية الإلكترونية والبروفيسور جونج سو لي من قسم علوم وهندسة الطاقة في معهد دايجو جيونجبوك للعلوم والتكنولوجيا ( قامت DGIST بتطوير مادة تقاطع اصطناعية جديدة ذات أبعاد صفرية وثنائية الأبعاد (2D-0D) ولاحظت تأثير ذاكرة الجيل التالي التي تعمل بالضوء. يمكن أن يؤدي نقل البيانات بين أجزاء الحوسبة والتخزين لجهاز كمبيوتر متعدد المستويات باستخدام الإشارات الضوئية بدلاً من الإشارات الكهربائية إلى زيادة سرعة المعالجة بشكل كبير. وقد تم نشر البحث في المواد المتقدمة ("استكشاف تأثيرات الذاكرة البصرية متعددة المستويات في النقاط الكمومية أحادية النواة وتطبيقها من خلال محولات هجينة 2D-0D"). قام فريق البحث بتصنيع مادة وصل صناعية جديدة لأشباه الموصلات 2D-0D عن طريق الانضمام النقاط الكمومية في هيكل القشرة الأساسية مع كبريتيد الزنك (ZnS) على سطح سيلينيد الكادميوم (CdSe) وكبريتيد الموليبدينوم (MoS2) أشباه الموصلات. تتيح المادة الجديدة تخزين ومعالجة الحالات الإلكترونية داخل نقاط كمومية يبلغ حجمها 10 نانومتر أو أقل. عندما يتم تطبيق الضوء على قلب سيلينيد الكادميوم، يتدفق عدد معين من الإلكترونات من شبه موصل كبريتيد الموليبدينوم، مما يؤدي إلى محاصرة الثقوب في القلب وجعله موصلًا. يتم أيضًا قياس حالة الإلكترون داخل سيلينيد الكادميوم. تحبس نبضات الضوء المتقطعة الإلكترونات في نطاق الإلكترون واحدة تلو الأخرى، مما يؤدي إلى تغيير في مقاومة كبريتيد الموليبدينوم من خلال تأثير المجال، وتتغير المقاومة بطريقة متتالية اعتمادًا على عدد نبضات الضوء. تتيح هذه العملية تقسيم أكثر من 0 و10 حالات والحفاظ عليها، على عكس الذاكرة التقليدية التي تحتوي على 0 و1 حالة فقط. تمنع غلاف كبريتيد الزنك أيضًا تسرب الشحنة بين النقاط الكمومية المجاورة، مما يسمح لكل نقطة كمومية أن تعمل كذاكرة. في حين أن النقاط الكمومية في هياكل الوصلات الاصطناعية التقليدية لأشباه الموصلات 2D-0D تعمل ببساطة على تضخيم الإشارات الصادرة عن أجهزة استشعار الضوء، فإن بنية النقاط الكمومية للفريق تحاكي تمامًا بنية ذاكرة البوابة العائمة، مما يؤكد إمكانية استخدامها كذاكرة بصرية من الجيل التالي. تحقق الباحثون من فعالية ظاهرة الذاكرة متعددة الحدود من خلال نمذجة الشبكة العصبية باستخدام مجموعة بيانات CIFAR-10 وحققوا معدل التعرف بنسبة 91%. وقال الدكتور هوانج من KIST: "سيساهم جهاز الذاكرة الضوئية الجديد متعدد المستويات في تسريع تصنيع تقنيات أنظمة الجيل التالي مثل أنظمة الذكاء الاصطناعي، والتي كان من الصعب تسويقها تجاريًا بسبب القيود التقنية الناشئة عن التصغير والتكامل". لأجهزة أشباه الموصلات السيليكونية الموجودة."

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63861.php