Nieuwe geheugencel op basis van licht slaat gegevens op en verwerkt deze met 1000 keer meer duurzaamheid

Recent onderzoek heeft een nieuw soort geheugencel opgeleverd die zowel informatie kan opslaan als supersnelle berekeningen kan uitvoeren. Deze doorbraak, beschreven in Nature Photonicszou kunnen leiden tot snellere, efficiëntere AI-verwerking en tegelijkertijd het energieverbruik in datacenters kunnen verlagen.

Deze geheugencel werkt door magnetische velden te gebruiken om lichtsignalen door een ringvormige resonator te sturen. Dit deel versterkt specifieke lichtgolflengten en stuurt ze met de klok mee of tegen de klok in naar specifieke uitgangspoorten. De helderheid van het licht bij elke poort codeert waarden zoals nul en één of zelfs nul en min één.

Traditionele geheugencellen slaan informatie meestal op als eenvoudige nullen of enen, maar dit nieuwe ontwerp kan meerdere niet-integer waarden opslaan en tot 3,5 bits per cel beheren. Het is alsof twee hardlopers in tegengestelde richting over een baan lopen, waarbij omgevingsfactoren hun relatieve snelheden veranderen en het verschil wordt gebruikt om positieve of negatieve getallen te coderen.

Deze gecodeerde waarden spelen een sleutelrol in kunstmatige neurale netwerken en helpen om verbindingen tussen knooppunten te versterken of verzwakken. Dit is vooral nuttig bij taken zoals beeldherkenning, waarbij neurale netwerken visuele gegevens interpreteren met behulp van processen die ongeveer hetzelfde werken als de menselijke hersenen.

Een van de opvallendste voordelen van deze technologie is de efficiëntie. Gewone computers houden opslag en berekening gescheiden: ze kraken getallen in de CPU voordat ze de resultaten in het geheugen opslaan. Maar deze nieuwe cel voert hogesnelheidsberekeningen direct in het geheugen zelf uit, wat een enorme stimulans is voor AI-toepassingen die snel gegevens moeten verwerken.

Het onderzoeksteam onderwierp hun ontwerp aan strenge tests en bewees dat het bestand is tegen meer dan twee miljard schrijf- en wiscycli zonder prestatieverlies. Deze duurzaamheid is duizend keer beter dan eerdere fotonische geheugentechnologieën. Ter vergelijking: typische flash drives kunnen gewoonlijk tussen de 10.000 en 100.000 van deze cycli aan.

In de toekomst wil het team meer cellen aan computerchips toevoegen en nog complexere berekeningen onderzoeken. Deze technologie zou de energiebehoefte van AI-systemen kunnen verminderen en een stap in de richting van efficiënter computergebruik kunnen betekenen.