HP oznámilo, že výzkumníci HP Labs, centrálního výzkumného pracoviště společnosti, prokázali existenci prvku, o němž se v minulosti hovořilo a spekulovalo pouze teoreticky jako o čtvrtém základním „stavebním kameni“ elektrotechnických obvodů. Tento vědecký pokrok umožní vyvinout počítačové systémy s paměťmi, které se nevymazávají, nevyžadují spouštění systému, mají daleko nižší spotřebu energie a asociují informace podobným způsobem jako lidský mozek.
Ve studii zveřejněné v časopisu Nature prezentovali čtyři vědci Laboratoře informačních a kvantových systémů HP Labs pod vedením R. Stanleyho Williamse matematický model a fyzický příklad prvku nazvaného „memristor“ – což je název vzniklý spojením slov „memory resistor“ (paměťový odpor). Jeho jedinečnou vlastností je to, že uchovává historii informací, které jím prošly.
Leon Chua, uznávaný pedagog Fakulty elektroinženýrství a počítačových věd Univerzity Kalifornie v Berkeley, o takovém prvku původně spekuloval a vytvořil jeho jméno v akademické studii zveřejněné před 37 lety. Chua tvrdil, že memristor je čtvrtým základním prvkem obvodů spolu s odporem, kondenzátorem a induktorem, a že jeho vlastnosti nelze duplikovat žádnou kombinací ostatních tří prvků.
Williamsův tým vyšel ze svých převratných výzkumů v oblasti nanoelektroniky a jako první dokázal existenci memristoru.
„Objevit něco nového a přitom natolik zásadního na vyzrálém poli elektroinženýrství je velké překvapení, které má navíc zásadní dopady pro budoucnost počítačových věd,“ řekl Williams. „Zveřejněním matematického modelu fyzických vlastností memristoru umožnily HP Labs inženýrům vývoj integrovaných obvodů, které mohou zásadně zvýšit výkonnost i energetickou účinnost osobních počítačů a datových center.“
Jednou oblastí uplatnění tohoto výzkumu je nový druh počítačové paměti, která by doplnila a časem i nahradila současné běžně používané paměti DRAM. Počítače, které používají konvenční paměti DRAM, nejsou schopny uchovat informace po přerušení napájení. Po obnovení napájení počítače s pamětí DRAM musí proběhnout pomalý a energeticky náročný proces spuštění systému, kdy jsou data potřebná pro fungování systému načtena z magnetického disku.
Na fotografiích pořízených pracovníky HP Labs prostřednictvím atomového mikroskopu můžete vidět skutečnou strukturu 17 memristorů za sebou; šířka proužků je pro Vaši představu zhruba 50 nm, tedy přibližně 150 atomů
Počítač s pamětí na bázi memristoru by ovšem uchoval obsah paměti i po přerušení napájení, takže by nevyžadoval proces zavedení systému, což by ušetřilo energii i čas.
S širším prosazováním tzv. cloud computingu by tato funkčnost mohla hrát významnou roli. Cloud computing vyžaduje IT infrastrukturu se stovkami tisíc serverů a úložných systémů. Paměťové a úložné systémy současných infrastruktur spotřebují obrovské množství energie pro ukládání, získávání a ochranu informací miliónů uživatelů webu po celém světě.
Paměti a úložná zařízení s memristory nabízejí cenný potenciál nižší spotřeby energie a poskytují větší odolnost i spolehlivost v případě výpadku napájení datového centra.
Další oblastí uplatnění technologie memristorů může být vývoj počítačových systémů, které si pamatují a asociují série událostí podobně, jako lidský mozek rozpoznává vzorce. Mohlo by to pomoci podstatně zdokonalit současnou technologii rozpoznávání obličeje a umožnit bezpečnostní funkce, které rozpoznají komplexní soubor biometrických rysů osoby oprávněné přistupovat k osobním informacím, nebo umožnit zařízením, aby se učila z dřívějších zkušeností.
Williams je zakládajícím ředitelem Laboratoře informačních a kvantových systémů HP Labs, která se zabývá převáděním základního pokroku v matematice a fyzice na technologie užitečné pro HP. Posledních 12 let se Williams se svým týmem zabýval především vědeckým výzkumem fundamentálních omezení informačních a počítačových systémů, který vyústil v řadu převratných objevů na poli nanoelektroniky a nanofotoniky.
Další informace jsou k dispozici na webu www.hpl.hp.com/research/quantum_systems.html.
ČLÁNKY DO MAILU