تقنية ذاكرة الكمبيوتر الجديدة ETCRAM ترفع كفاءة الطاقة وتحقق دقة أعلى بمئة مرة

أطلق باحثون في مختبرات سانديا الوطنية في الولايات المتحدة مؤخرًا تقنية جديدة لذاكرة الكمبيوتر، والتي كسرت حدود الحوسبة الثنائية التقليدية، ومن المتوقع أن تحقق كفاءة أعلى من الأجهزة الإلكترونية الحالية. تُعرف هذه التقنية الجديدة باسم ETCRAM، وهي اختصار لذاكرة الوصول العشوائي الكهروحراية الكيميائية، ومن المتوقع أن تساهم في تقليل استهلاك الطاقة في صناعة التكنولوجيا. تستخدم ETCRAM التسخين المحلي والنبضات الكهربائية لتخزين القيم التناظرية في نطاق متواصل في مواد أكسيد النيوبيوم والفاناديوم. قال الباحث في مختبرات سانديا، إليوت فولر: "دقة ETCRAM أعلى بمئة مرة من التقنية الأكثر تقدمًا حاليًا، ويتراوح نطاقها الديناميكي على الأقل ثلاثة أوامر من حيث الحجم.

هذه هي القيم التي يمكن تخزينها بطريقة تناظرية."

كسر قيود الثنائية

تكمن نقلة ETCRAM في كسر قيود 1 و 0. منذ بداية العصر الرقمي، تعاملت الرقائق السيليكونية مع المعلومات بطريقة ثنائية، حيث يكون 1 عندما يكون المفتاح مفتوحًا، و 0 عندما يكون مغلقًا. على الرغم من أن هذا الإطار الثنائي مصمم لعالم حديث، إلا أنه يهدر الكثير من الطاقة عند إجبار الحسابات المعقدة على المرور عبر قناة ذات حالتين. قامت ETCRAM بإزالة هذه القيود، حيث تستطيع هذه التقنية الجديدة لذاكرة الكمبيوتر تخزين القيم التناظرية في نطاق متواصل، بدلاً من مجرد اختيار التشغيل أو الإيقاف. يوضح الباحث أليك تالين: "يمكن فهم ETCRAM كجهاز ذاكرة.

يمكنك شحن البطارية إلى النصف، ثم التوقف عن الشحن، واستخدام هذه الطاقة. حالة البطارية هي نوع من الذاكرة، حيث تحتفظ بهذه الحالة."

يعمل ETCRAM بطريقة مماثلة، باستخدام الحرارة المحلية والنبضات الكهربائية لتثبيت حالات فيزيائية مختلفة في مواد مثل أكسيد النيوبيوم والفاناديوم. يضيف فولر: "التكنولوجيا التي طورناها تهدف إلى التغلب على قيود تقنيات الحوسبة الحالية، لزيادة كفاءة الطاقة بشكل حقيقي." إن تعزيز أداء هذه التقنية هائل، حيث يشير فولر إلى أن دقة ETCRAM هي أعلى بمئة مرة من أجهزة الذاكرة التناظرية الحالية، ويتراوح نطاقها الديناميكي على الأقل ثلاثة أوامر من حيث الحجم. يكمن السر في حيلة فيزيائية: التسخين الذاتي. عادة ما تكون التفاعلات الكهروكيميائية بطيئة، ولكن من خلال تشغيل نبضات حرارية دقيقة في نبضات كهربائية، يمكن للجهاز تسريع التشغيل، وتثبيت القيم التناظرية الدقيقة دون استهلاك الكثير من الطاقة.

متطلبات طاقة الحوسبة الطرفية

مع النمو السريع للذكاء الاصطناعي، تتزايد متطلبات الطاقة، وتزداد استهلاك مراكز البيانات للطاقة بمعدل مذهل. تشير التوقعات الفيدرالية إلى أنه بحلول عام 2050، قد يصل استهلاك خوادم الولايات المتحدة للطاقة إلى حوالي 800 مليار كيلوواط ساعة سنويًا. قد يؤدي استبدال ذاكرة السيليكون المستهلكة للطاقة بمكونات تناظرية مثل ETCRAM إلى خفض منحنى الطلب هذا. هذا التطور مهم بشكل خاص للحوسبة الطرفية، لأنه يتيح للأجهزة (مثل مستشعرات الكاميرا) إجراء تحليلات بيانات معقدة مباشرة على الجهاز، مما يقلل من استهلاك الطاقة وتأخير نقل البيانات.

في الحوسبة الطرفية، تتم معالجة البيانات في مكان جمعها، بدلاً من إرسالها إلى خوادم سحابية بعيدة. تخيل كاميرا أمنية ذكية تقوم بتحليل الفيديو في الوقت الفعلي على مستشعراتها الداخلية، أو سيارة ذاتية القيادة تتخذ قرارات فورية دون تأخير.

مع تطور هذه التقنية، قد تصبح الحوسبة أكثر تناظرية، ذاتية التسخين، وفعالة بشكل مدهش.