Група американських дослідників з Техаського університету A&M та Стенфордського університету зробила прорив у сфері матеріалознавства, розробивши новий клас матеріалів, які працюють за принципом клітин нервової системи. Ці матеріали можуть спонтанно посилювати електричний сигнал під час його передачі, що імітує поведінку аксонів — структур, відповідальних за передачу сигналів у нервових клітинах. Результати дослідження опубліковані в науковому журналі Nature.
Проблеми традиційних електричних провідників
Під час передачі електричних сигналів по металевих провідниках вони неминуче втрачають амплітуду через опір металу. У сучасних процесорах, які містять до 50 км тонких мідних провідників, ці втрати накопичуються, що вимагає використання підсилювачів для підтримки цілісності сигналу. Це обмежує продуктивність процесорів і є однією з основних проблем сучасних обчислювальних систем.
Інноваційне рішення на основі нейробіології
Щоб подолати цю проблему, дослідники взяли за основу принципи роботи аксонів. Аксони — це довгі відростки нервових клітин, які передають електричні імпульси без значних втрат енергії. Дослідження показує, що новий матеріал може імітувати цю властивість, підсилюючи сигнали природним шляхом під час їхньої передачі.
Як це працює
Основою цього досягнення є використання електронного фазового переходу в оксиді лантану-кобальту. Цей матеріал стає більш електропровідним при нагріванні, і цей ефект взаємодіє з невеликою кількістю тепла, яке виділяється під час проходження сигналу через матеріал. Це призводить до виникнення позитивного зворотного зв’язку, що дозволяє посилювати сигнал так само, як це роблять аксони в нервовій системі.
Важливість для майбутніх обчислень
Це відкриття може стати вирішальним для подальшого розвитку цифрових обчислень, оскільки воно дозволяє значно зменшити енергетичні втрати та підвищити ефективність процесорів. За словами авторів дослідження, зростаючий попит на обчислювальні потужності, а також на ефективніше використання енергії робить це відкриття надзвичайно перспективним для майбутніх технологій.
Вам буде цікаво: Чому в озоновому шарі Землі час від часу відкривається “діра”
