Cambridge Üniversitesi liderliğindeki bir araştırma ekibi, internet ve iletişim teknolojilerinin enerji taleplerini azaltırken performansı önemli ölçüde artıracak benzersiz bir bilgisayar belleği tasarımı geliştirdi.
Yapılan tahminlere göre, yapay zeka, algoritmalar, internet kullanımı ve diğer veri odaklı teknolojilerin gelecek on yıl içinde küresel elektrik tüketiminin %30’unu aşması bekleniyor.
Bu soruna çözüm olarak, araştırmacılar dirençli anahtarlama belleği adı verilen yeni bir teknoloji üzerinde çalıştılar. Geleneksel bellek cihazlarının aksine sadece bir veya sıfır olarak veri kodlayabilen belleklere kıyasla, bu yeni bellek sürekli bir aralıkta veri depolama imkanı sunuyor.
Bu yenilikçi bellek tasarımında, belirli materyallere uygulanan elektrik akımıyla elektrik direnci artırılıp azaltılıyor. Elektrik direncindeki bu değişiklikler, verinin farklı durumlar altında depolanabilmesini sağlıyor.
Cambridge Malzeme Bilimi ve Metalurji Bölümü’nden, yazar Dr. Markus Hellenbrand; “Geleneksel hesaplama yönteminde bellek bir tarafta, işlem ise diğer tarafta yer alır ve veri bu ikisi arasında taşınır, bu da hem enerji hem de zaman gerektiri.” dedi. Ve “Bu enerji talebinin büyük ölçüde nedeni, mevcut bilgisayar belleği teknolojilerinin eksiklikleridir.” diyerek de ekledi.
Bu çalışmada, araştırmacılar hafniyum okside dayanan bir prototip cihaz geliştirdiler. Ancak hafniyum oksidin dirençli anahtarlama belleği uygulamaları için zorlu bir madde olduğu ortaya çıktı. Bunun nedeni, maddenin atomik düzeyde yapısının olmamasıydı. Ancak Hellenbrand ve ekibi, çözümü buldu: karışıma baryum eklemek. Baryum eklenmesiyle, kalın hafniyum oksit filmleri arasında yüksek düzeyde yapılandırılmış baryum köprüleri oluştu. Bu köprüler, cihaz kontak noktalarında enerji bariyerleri oluşturarak elektronların geçişine izin verdi. Enerji bariyerinin yükseltilip alçaltılabilmesi, hafniyum oksit bileşiğinin direncini değiştirerek malzemede birden fazla durumun var olmasını sağlıyor.
Hellenbrand, “Bu materyallerin gerçekten heyecan verici olan yanı, beynimizdeki sinaps gibi çalışabilmesidir; belleği ve bilgiyi aynı yerde depolayabilir ve işleyebilirler.” şeklinde açıkladı.
Araştırmacılar, bu teknolojinin daha yoğun ve performansı yüksek bilgisayar belleği cihazlarının geliştirilmesine yol açabileceğine inanıyor. Özellikle yapay zeka ve makine öğrenme alanında büyük umut vadeden bu teknoloji, enerji tüketimini azaltarak daha sürdürülebilir bir gelecek sağlayabilir.
Bu yenilikçi teknolojiye ait bir patent, Cambridge Üniversitesi’nin ticarileştirme birimi olan Cambridge Enterprise tarafından alınmış olup, bilim insanları şu anda endüstri ile işbirliği yaparak daha büyük ölçekli izlenebilirlik çalışmaları yürütmektedir. Hafniyum oksidin mevcut üretim süreçlerine entegre edilmesinin zorlu olmayacağı belirtiliyor, çünkü malzeme zaten yarıiletken üretiminde kullanılmaktadır.
