В ЛЭТИ сделали шаг к разработке электроники на новых физических принципах
Исследователи СПбГЭТУ «ЛЭТИ» выступили участниками фундаментального научного обзора о результатах и перспективах развития на ближайшее десятилетие магноники — актуального сегодня раздела физики, который может быть использован при создании более энергоэффективных и быстродействующих видов вычислительных устройств.
Обзор опубликован в научном журнале IEEE Transactions on Magnetics. Магноника изучает свойства спиновых волн и их квантов «магнонов», которые существуют в магнитных материалах и могут использоваться в качестве носителей информации, то есть в качестве альтернативы уже хорошо известным электронам и фотонам.
Сравнительно недавно ученые показали, что с помощью магнонов можно вести обработку информации с высокой скоростью и низкими энергопотерями в сравнении с полупроводниковыми элементами, из которых построены наиболее распространенные электронные вычислительные устройства.
Сегодня крайне актуальным становится техническая реализация устройств искусственного интеллекта. Целый ряд экспериментов, выполненных учеными из разных стран, демонстрирует высокий потенциал использования свойств магнонов для создания будущих устройств обработки информации, что обещает сделать их более компактными, надежными и эффективными.
Однако для создания магнонных компьютеров — вычислительных устройств, в основе работы которых лежат принципы искусственного интеллекта, требуется разработка эффективной методологии их проектирования, соответствующей компонентной базы, математических моделей, а также программного обеспечения.
«Магноника стала активно развиваться в последнее десятилетие. Благодаря стараниям ученых со всего мира, в этом направлении удалось добиться многих важных результатов. Для осмысления итогов и формулирования актуальных задач, которые предстоит решить в ближайшем будущем, была подготовлена данная обзорная статья. Коллектив авторов включает 116 исследователей из разных стран, включая троих специалистов по магнонике из нашего вуза», — рассказывает профессор кафедры физической электроники и технологии СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Алексей Устинов, который возглавляет лабораторию магноники и радиофотоники.
Напомним, что основы спин-волновой электроники (а магнонику можно считать новым витком развития данного исследовательского направления) были заложены еще в 1970-х годах. В числе основоположников этого направления в СССР были ученые из СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Это — Орест Генрихович Вендик (1932-2022) и Борис Антонович Калиникос (1945-2020). Последний был награжден в 1988 году государственной премией СССР «за развитие научных основ спин-волновой электроники».
Один из важнейших результатов ученых ЛЭТИ, изложенных в новом обзоре, посвящен разработке резервуарных компьютеров на принципах магноники (Section VII.D: Magnonic Neuromorphic Computing). В планах ученых создать миниатюрное вычислительное устройство, представляющее собой разновидность искусственной нейронной сети. Однако, в отличие от традиционной нейросети, для обработки информации такой компьютер будет использовать специальный магнонный физический «резервуар» из магнитного материала.
Прототип резервуарного компьютера, уже создан при участии ученых ЛЭТИ. Он сравнительно прост в изготовлении потому, что состоит из одного физического резервуара. Для сравнения, техническая реализация искусственной нейросети требует большого числа искусственных нейронов. В настоящее время проводятся исследования по изучению ввода, вывода и обработки данных, а также по эффективности решения задач оптимизации и распознавания образов. Одной из грядущих задач дорожной карты по развитию магноники в аспекте создания резервуарных компьютеров исследователи ЛЭТИ называют дальнейший поиск магнитных соединений с наиболее эффективными свойствами.
В качестве одного из вариантов таких материалов ученые предлагают использовать искусственные мультиферроики — это класс веществ, у которых электрические свойства зависят от магнитного поля и наоборот — магнитные параметры зависят от электрического поля. Эти свойства позволяют облегчить управление магнонами. Ученые ЛЭТИ также предложили схемы устройств для обработки информации, в том числе на основе мультиферроиков.
«Результаты наших фундаментальных исследований могут быть не только интересны ученым, но и полезны представителям высокотехнологических отраслей промышленности, которых интересует возможность внедрения инноваций. Важной частью работы лаборатории является налаживание контактов с предприятиями и с представителями бизнеса», — рассказывает Алексей Устинов.
Исследования в сфере магноники проводятся в лаборатории магноники и радиофотоники им. Б.А. Калиникоса, которая была создана в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в 2021 году в рамках мегагранта Правительства Российской Федерации. Ее главная задача — обнаружение и исследование физических эффектов, которые затем можно положить в основу работы резервуарного компьютера.
Telegram 
Дзен 
VK Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Последствия цветения водоемов опасны для целых экосистем. Внешний контроль этого процесса нужно проводить аккуратно, чтобы не навредить живым организмам еще больше. Для этого ученым нужно точно понимать, какие процессы происходят под поверхностью воды.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина разработали технологию изменения структуры молекул нефти с помощью энергии кавитационных полей, которые создаются при воздействии ультразвука. Технология позволяет облагораживать нефть, меняя ее физико-химические характеристики и снижая долю нежелательных составляющих веществ. Для проведения полевых испытаний ее реализовали в мобильном исполнении с применением управляемых ультразвуковых полей. Разработанное исследовательское оборудование может применяться на любом месторождении, включая удаленные и труднодоступные.
Группа ученых из МФТИ, Российского квантового центра, ФИАН, МГТУ имени Баумана и НИЯУ МИФИ экспериментально определила длину волны, при которой поляризуемость атома тулия в основном состоянии равна нулю. Лазер с таким излучением практически не взаимодействует с атомами тулия в решетке. Результаты работы могут найти применение в квантовых симуляторах, оптических ловушках и прецизионных измерениях.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно