Fysikere finder egenskaber ved magnetisk soliton af interesse for hjerne-inspireret databehandling

Et team af fysikere har afsløret egenskaber af en kategori af magnetiske bølger, der er relevante for udviklingen af ​​neuromorfisk databehandling - et kunstig intelligenssystem, der søger at efterligne menneskets hjernefunktion.

"Når vi fortsætter med at være pionerer inden for nye computerparadigmer, Det er vigtigt at forstå deres byggestens egenskaber og løfter, " forklarer Andrew Kent, en fysiker ved New York University, der ledede forskerholdet. "Vores resultater afslører, hvordan en af ​​disse komponenter virker, hvilket er det næste skridt i at hjælpe med at realisere deres potentiale."

Forskningen, som står i journalen Videnskabelige rapporter , omfattede også videnskabsmænd fra University of Barcelona og Institute of Materials Science i Barcelona. Dens hovedforfattere var Jinting Hang, en nyuddannet fysikstuderende, og Christian Hahn, en NYU postdoc-stipendiat, der i øjeblikket arbejder på Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) i Tyskland.

Kent og hans kolleger har tidligere afbildet magnetiske solitoner, en derefter uopdaget magnetisk bølge, som giver mulighed for at tjene som et energieffektivt middel til at overføre data i forbrugerelektronik.

Solitoner, eller ensomme bølger, blev teoretiseret til at forekomme i magneter i 1970'erne. De dannes på grund af en delikat balance mellem magnetiske kræfter - meget ligesom vandbølger kan danne en tsunami. Disse magnetiske bølger kan potentielt udnyttes til at transmittere data i magnetiske kredsløb på en måde, der er langt mere energieffektiv end nuværende metoder, der involverer bevægende elektrisk ladning.

I den Videnskabelige rapporter undersøgelse, forskerne undersøgte en bestemt type soliton - en magnetisk dråbe, som er dynamisk; de magnetiske bølger, der udgør denne slags soliton, svinger hurtigt.

I deres arbejde, forskerne afslørede nogle af disse dråbe-solitoners funktionalitet – specifikt, hvor langt eller længe solitoner kan forplante sig uden at sprede sig, og hvor lang tid tager de at danne.

"Denne kategori af solitoner kan være vigtig for udviklingen af ​​hjerne-inspirerede computersystemer, " forklarer Kent. "F.eks. de fungerer som oscillatorer med en hukommelse og efterligner således nogle egenskaber ved neuroner."

En video af denne proces kan ses her. Det viser en magnetisk dråbe, der kredser om en elektrisk kontakt til et tyndt magnetisk lag. Kontaktens omkreds er vist med den blå cirkel. De magnetiske momenter i dråben svinger meget hurtigt sammenlignet med den tid, det tager for dråben at fuldføre et kredsløb. Som vanddråber, en magnetisk dråbe vil fordampe, eller forsvinde, når den ikke længere opretholdes af en elektrisk strøm.