Дослідники з Единбурзького університету запропонували спосіб значно зменшити енерговитрати під час запису даних у магнітну пам’ять. У комп’ютерних моделях новий метод дозволив перемикати магнітні біти приблизно в 100 разів економніше за традиційний підхід. Подальші розрахунки вказують на можливість скорочення витрат енергії ще на кілька порядків.
Перемикання пам’яті як спосіб зменшення енерговитрат ШІ
Проблема стає дедалі актуальнішою через стрімке зростання обсягів обробки даних. Системи штучного інтелекту постійно записують, зчитують і переміщують величезні масиви інформації. На рівні одного пристрою витрати можуть здаватися незначними, але в масштабах дата-центрів, де працюють тисячі серверів, вони перетворюються на суттєве навантаження на енергосистему.
Команда з Единбурга запропонувала не створювати принципово новий тип пам’яті, а змінити сам спосіб запису інформації. У магнітній пам’яті біт кодується напрямком намагніченості крихітної області. Щоб записати нове значення, цю орієнтацію потрібно перевернути.
Замість звичайного потужного імпульсу магнітного поля дослідники використали теорію оптимального керування. Вона дозволяє розрахувати форму сигналу так, щоб магнітна область рухалася до потрібного стану найбільш енергоефективним шляхом.
Метод перевірили у симуляціях трьох надтонких магнітних матеріалів — Fe₃GaTe₂, Fe₃GeTe₂ та CrSBr. Вони складаються з атомних шарів, між якими існує слабкий зв’язок, і розглядаються як перспективна основа для надкомпактної електроніки.
У змодельованих системах перемикання відбувалося приблизно за 1-10 пікосекунд. При цьому необхідне магнітне поле було більш ніж у десять разів слабшим за традиційні імпульси.
Різниця в енергоспоживанні виявилася суттєвою. Для одного з розглянутих сценаріїв оптимізований метод потребував близько 0,94 наноджоуля, тоді як звичайний імпульс — приблизно 91,2 наноджоуля.
