Un grupo de investigadores de la Universidad de Tohoku ha desarrollado un modelo teórico para una computación de depósito de ondas de espín (RC) de alto rendimiento que utiliza tecnología espintrónica. Este avance acerca a los científicos a lograr una computación a nanoescala energéticamente eficiente con una potencia computacional incomparable.

Los detalles de sus hallazgos se publicaron en npj Spintronics. el 1 de marzo de 2024.

El cerebro es la computadora definitiva y los científicos se esfuerzan constantemente por crear dispositivos neuromórficos que imiten las capacidades de procesamiento del cerebro, su bajo consumo de energía y su capacidad para adaptarse a las redes neuronales. El desarrollo de la computación neuromórfica es revolucionario y permite a los científicos explorar reinos a nanoescala, a velocidades de GHz, con bajo consumo de energía.

En los últimos años se han producido muchos avances en modelos computacionales inspirados en el cerebro. Estas redes neuronales artificiales han demostrado un rendimiento extraordinario en diversas tareas. Sin embargo, las tecnologías actuales se basan en software; su velocidad computacional, tamaño y consumo de energía siguen limitados por las propiedades de las computadoras eléctricas convencionales.

RC funciona a través de una red fija generada aleatoriamente llamada "depósito". El depósito permite la memorización de información de entrada pasada y su transformación no lineal. Esta característica única permite la integración de sistemas físicos, como la dinámica de magnetización, para realizar diversas tareas para datos secuenciales, como pronósticos de series temporales y reconocimiento de voz.

Algunos han propuesto la espintrónica como medio para realizar dispositivos de alto rendimiento. Pero los dispositivos producidos hasta ahora no han estado a la altura de las expectativas. En particular, no han logrado alcanzar un alto rendimiento a nanoescala con una velocidad de GHz.

"Nuestro estudio propuso un RC físico que aprovechaba la propagación de ondas de espín", dice Natsuhiko Yoshinaga, coautor del artículo y profesor asociado en el Instituto Avanzado de Investigación de Materiales (WPI-AIMR). "El marco teórico que desarrollamos utilizó funciones de respuesta que vinculan las señales de entrada con la dinámica de propagación del espín.

"Este modelo teórico aclaró el mecanismo detrás del alto rendimiento de la onda de espín RC, destacando la relación de escala entre la velocidad de la onda y el tamaño del sistema para optimizar la efectividad de los nodos virtuales".

Fundamentalmente, Yoshinaga y sus colegas ayudaron a aclarar el mecanismo de la computación de yacimientos de alto rendimiento. Para ello, aprovecharon varios subcampos, concretamente la física de la materia condensada y la modelización matemática.

"Al emplear las propiedades únicas de la tecnología espintrónica, potencialmente hemos allanado el camino hacia una nueva era de computación inteligente, acercándonos a la realización de un dispositivo físico que pueda utilizarse en pronósticos meteorológicos y reconocimiento de voz", añade Yoshinaga. /P>

Más información: Satoshi Iihama et al, La escala universal entre velocidad y tamaño de onda permite la computación de yacimientos de alto rendimiento a nanoescala basada en la propagación de ondas de espín, npj Spintronics (2024). DOI:10.1038/s44306-024-00008-5

Proporcionado por la Universidad de Tohoku