El Internet de las cosas está por llegar, eso lo sabemos. Pero aún no lo hará; no hasta que tengamos componentes y chips que puedan manejar la explosión de datos que viene con IoT. En 2020, ya habrá 50 mil millones desensores de Internet colocados a nuestro alrededor. Un solo dispositivo autónomo un reloj inteligente, un robot de limpieza o un automóvil sin conductor puede producir gigabytes de datos cada día, mientras que un airbus puede tener más de 10,000 sensores en una sola ala.
Deben superarse dos obstáculos. Primero, los transistores actuales en chips de computadora deben miniaturizarse al tamaño de solo unos pocos nanómetros; el problema es que ya no funcionarán. En segundo lugar, analizar y almacenar cantidades de datos sin precedentes requerirán igualmenteenormes cantidades de energía. Sayani Majumdar, miembro de la Academia de la Universidad de Aalto, junto con sus colegas, están diseñando tecnología para abordar ambos problemas.
Majumdar, junto con sus colegas, diseñó y fabricó los componentes básicos de los componentes del futuro en lo que se denominan computadoras "neuromórficas" inspiradas en el cerebro humano. Es un campo de investigación en el que están las mayores empresas de TIC del mundo y también de la UE.invirtiendo fuertemente. Aún así, nadie ha creado una arquitectura de hardware a nanoescala que pueda escalarse para la fabricación y el uso industrial.
"La tecnología y el diseño de la computación neuromórfica está avanzando más rápidamente que su revolución rival, la computación cuántica. Ya existe una amplia especulación tanto en el ámbito académico como en la I + D de las empresas sobre las formas de inscribir capacidades de computación pesada en el hardware de teléfonos inteligentes, tabletas y computadoras portátiles. La clave es lograr la eficiencia energética extrema de un cerebro biológico e imitar la forma en que las redes neuronales procesan la información a través de impulsos eléctricos ", explica Majumdar.
Componentes básicos para computadoras que funcionan como el cerebro
en su artículo reciente en Materiales funcionales avanzados , Majumdar y su equipo muestran cómo han fabricado una nueva generación de "uniones de túneles ferroeléctricos", es decir, películas delgadas ferroeléctricas de pocos nanómetros de espesor intercaladas entre dos electrodos. Tienen capacidades que van más allá de las tecnologías existentes y son un buen augurio para la energía.Computación neuromórfica eficiente y estable.
Las uniones funcionan en voltajes bajos de menos de cinco voltios y con una variedad de materiales de electrodos, incluido el silicio que se usa en chips en la mayoría de nuestros dispositivos electrónicos. También pueden retener datos durante más de 10 años sin energía y ser fabricados en condiciones normalescondiciones.
Hasta este momento, las uniones de túneles han estado hechas principalmente de óxidos metálicos y requieren temperaturas de 700 grados Celsius y altos niveles de vacío para su fabricación. Los materiales ferroeléctricos también contienen plomo, lo que los convierte, y a todas nuestras computadoras, en un serio peligro ambiental.
"Nuestras uniones están hechas de materiales orgánicos de hidrocarburos y reducirían la cantidad de desechos de metales pesados tóxicos en la electrónica. También podemos hacer miles de uniones al día a temperatura ambiente sin que sufran el agua u oxígeno en elaire ", explica Majumdar.
Lo que hace que los componentes ferroeléctricos de película delgada sean excelentes para las computadoras neuromórficas es su capacidad para cambiar no solo entre estados binarios, 0 y 1, sino también entre un gran número de estados intermedios. Esto les permite 'memorizar' información similar a lacerebro: para almacenarlo durante mucho tiempo con cantidades mínimas de energía y para retener la información que han recibido una vez, incluso después de apagarlo y encenderlo nuevamente.
Ya no estamos hablando de transistores, sino de 'memristores'. Son ideales para cálculos similares a los de los cerebros biológicos. Tomemos, por ejemplo, el Mars 2020 Rover a punto de trazar la composición de otro planeta. Para que el Rover funcione yprocesar datos por sí solo utilizando un solo panel solar como fuente de energía, los algoritmos no supervisados en él necesitarán usar un cerebro artificial en el hardware.
"Lo que nos esforzamos ahora es integrar millones de nuestros memristores de unión de túnel en una red en un área de un centímetro cuadrado. Podemos esperar empaquetar tantos en un espacio tan pequeño porque ahora hemos logrado un récorddiferencia en la corriente entre los estados de encendido y apagado en las uniones y eso proporciona estabilidad funcional. Los memristores podrían realizar tareas complejas como el reconocimiento de imágenes y patrones y tomar decisiones de forma autónoma ", dice Majumdar.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Aalto . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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