Создание Интернета вещей возможно с новым поколением «мемристоров»
Легко печатаемые органические тонкие пленки могут хранить данные более 10 лет без питания, работать с низким напряжением - и стать строительным блоком будущих компьютеров, которые имитируют человеческий мозг.
По оценкам экспертов, в 2020 году вокруг нас будет 50 млрд промышленных датчиков, создающих огромное количество данных ежедневно. Но для того, чтобы интернет вещей заработал, необходимы две вещи: во-первых, нужно уменьшить современные транзисторы до размера нескольких нанометров.
Во-вторых, обработка гигантского объема данных потребует сопоставимого количества энергии. Например, автономное устройство — смарт-часы, робот-уборщик или автомобиль без водителя — может производить гигабайты данных каждый день, тогда как аэробус может иметь более 10 000 датчиков только в одном своем крыле.
Ученый Саджани Маджумдар вместе со своими коллегами из Университета Аалто разрабатывает технологию, которая способна решить два эти проблемы.
Ученые создают базовые строительные блоки будущих компонентов так называемых «нейроморфных» компьютеров, имитирующих человеческий мозг. Речь идет о новом типе «ферроэлектрических туннельных узлов», то есть ферроэлектрических пленок, расположенных между двумя электродами. Их возможности превышают современные технологии и предвещают энергоэффективные и стабильные нейроморфные вычисления.
Эти узлы работают при низком напряжении менее чем в 5 вольт и с различными электродами — в том числе, с кремнием.
Также они способны хранить данные свыше 10 лет без энергии и могут производиться в обычных условиях, в отличие от нынешних, которые по большей части сделаны из оксидов металлов и требуют температуру 700 градусов Цельсия и вакуума для их производства, к тому же они содержат свинец.
«Наши узлы созданы из органических гидро-углеродных материалов и снижают объем токсичных отходов тяжелых металлов. Мы можем делать тысячу таких узлов в день при комнатной температуре, не беспокоясь о влаге или кислороде в воздухе, — говорит Маджумдар.
— Мы собираемся интегрировать миллионы туннельных узлов мемристоров в сеть на площади в один квадратный сантиметр. Для того чтобы добиться такой высокой плотности, мы достигли рекордной разницы в напряжении между открытыми и закрытыми состояниями, и это дало нам функциональную стабильность. Мемристоры могут выполнять сложные задачи вроде распознавания изображений и автономного принятия решений».