Szybciej i (energo)oszczędniej

Polsko-holenderski zespół badaczy znalazł sposób, który sprawi, że zapis informacji w komputerach będzie o wiele bardziej wydajny. To tzw. technologia zimnego ultraszybkiego zapisu fotomagnetycznego. Przełomowe badania ukazały się w środę w prestiżowym "Nature" (http://dx.doi.org/10.1038/nature20807).

"Dzięki naszemu rozwiązaniu bliską przyszłością może być komputer, który nie tylko będzie działał szybciej, ale i będzie zużywał mniej energii dzięki wydajniejszej pamięci. I tak np. dzięki zastosowaniu naszej technologii, grafiki 3D, których teraz renderowanie (przetwarzanie - przyp. PAP) trwa kilkadziesiąt minut, wygenerowałby się w kilka sekund. A laptop wytrzymałby bez ładowania dłużej" - opisuje w rozmowie z PAP jeden z autorów publikacji Krzysztof Szerenos, doktorant z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Białymstoku.

Jak jednak zaznacza młody fizyk, prawdziwy potencjał rozwiązania będzie szczególnie zauważalny w ogromnych serwerowniach czy centrach przechowywania i przetwarzania danych. Tam oszczędności - jeśli chodzi zarówno o czas, jak i o energię potrzebną do zapisywania i przetwarzania danych - byłyby naprawdę nie do pogardzenia.

"Obecnie aż 5 proc. globalnej produkcji energii elektrycznej jest pochłaniane przez takie centra IT, a wkrótce wzrośnie to do 7 proc." - informuje kierownik badań dr hab. Andrzej Stupakiewicz z Wydziału Fizyki UwB. Zwraca uwagę, że przy zapisie wydzielają się spore ilości ciepła - na tyle duże, że aby chronić dane, trzeba zużywać dodatkową energię na chłodzenie urządzeń.

Tymczasem, jak oceniają badacze z UwB, nowa metoda sprawi, że podczas zapisu informacji (a także i odczytu), temperatura nośnika informacji wzrośnie np. jedynie o 1 stopień C. W takiej sytuacji chłodzenie będzie zbędne. System działa w temperaturze pokojowej.

Badacze z Polski pokazali, że istnieje materiał nieprzewodzący (granat itrowo-żelazowy domieszkowany jonami kobaltu, YIG:Co), w którym aby przełączyć jeden bit, wystarczy jeden impuls lasera. Przełączenie bitu w tym materiale jest procesem odwracalnym - można je wykonywać wiele razy.

"W stosunku do obecnie stosowanych najszybszych pamięci możemy uzyskać tysiąckrotne zwiększenie prędkości zapisu i odczytu danych" - porównuje Andrzej Stupakiewicz. Materiały o strukturze granatu są dostępne na rynku i - zdaniem naukowców - nie byłoby problemów z ulepszeniem ich parametrów w celu optymalizacji zapisu i wykorzystaniu na skalę masową.

Naukowcy informują, że przy zapisie 1 bitu informacji system zużywałby naprawdę niewiele energii - nawet 10 000 razy mniej niż wchodząca na rynek najnowsza technologia STT-MRAM, i nawet miliard razy mniej niż obecne dyski twarde.

Badania zespołu z Białegostoku zostały przeprowadzone przy wsparciu Narodowego Centrum Nauki. Teraz Polacy - wspólnie z Holendrami - starają się o unijny grant na rozwój badań. W ciągu 5 lat chcą zbudować prototyp systemu wykorzystującego nową technologię zimnego ultraszybkiego zapisu fotomagnetycznego. Mają nadzieję, że wtedy nowe urządzenia mogą pojawić się na rynku nawet w ciągu 10 lat.

Ludwika Tomala (PAP)