JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.

Aalto-yliopistossa kehitetyt, helposti valmistettavat orgaaniset ohutkalvot voivat säilöä tietoa yli kymmenen vuotta yhdellä muutaman voltin sähköimpulssilla. Tällaisista neuromorfisista, aivojen toimintaa matkivista komponenteista kootut tietokoneet haastavat kvanttitietokoneet tulevaisuuden teknologiana.

Nykyinen komponentti- ja piirilevyteknologia ei kykene hallitsemaan esineiden internetin synnyttämiä datamassoja. Jo yksi älykello, siivousrobotti tai itsestään ajava auto voi tuottaa gigatavuittain dataa päivässä, ja yhdessä lentokoneen siivessä voi olla yli 10000 anturia. Arvioiden mukaan esineiden internet käyttää jo vuonna 2020 yli 50 miljardia sensoria.

Jotta laitteisiin saadaan tarpeeksi laskentatehoa, nykyiset tietokoneiden piirilevyissä käytettävät transistorit pitäisi pystyä kutistamaan muutaman nanometrin kokoisiksi – jolloin ne eivät enää toimisi kunnolla. Lisäksi ennenäkemättömän datamäärän käsittely ja tallennus vaativat valtavasti energiaa.

Aalto-yliopiston akatemiatutkija Sayani Majumdarin vetämä tutkijaryhmä kehittää molemmat ongelmat ratkaisevaa teknologiaa: peruspalikoita neuromorfisten eli aivojen toimintaa jäljittelevien tietokoneiden komponentteihin. Maailman suurimmat IT-yritykset ja EU investoivat neuromorfisten tietokoneiden tutkimukseen huomattavasti, mutta kukaan ei vielä ole pystynyt luomaan toimivaa nanokokoista laitteistoa, jota voisi myös valmistaa teollisesti.

- Neuromorfisten tietokoneiden vaatima teknologia kehittyy nyt nopeammin kuin niiden haastajat eli kvanttitietokoneet. Yliopistot ja yritykset etsivät kuumeisesti tapoja tehdä vaativaa laskentaa suoraan älypuhelinten, tablettien ja tietokoneiden laitteistolla – ilman ohjelmistoja. Jotta se onnistuisi, tarvitaan äärimmäisen energiatehokkaita, aivojen neuroverkkojen sähköistä tietojenkäsittelyä imitoivia komponentteja, Majumdar sanoo.

Majumdarin ryhmä on onnistunut valmistamaan uudenlaisia ferrosähköisiä tunneliliitoksia eli muutaman nanometrin paksuisia, kahden elektrodin välissä olevia ohutkalvoja. Liitokset toimivat vain muutamien volttien jännitteellä, ja niitä voi yhdistää monenlaisiin elektrodimateriaaleihin, kuten kaikissa tietokoneissa yleisiin piisiruihin.

Liitoksiin voi myös tallentaa informaatiota yli kymmeneksi vuodeksi ilman lisävirtaa. Niitä voi valmistaa nopeasti suuria määriä normaalissa huoneenlämpötilassa, ilman tyhjiötä tai puhdastiloja. Perinteiset tunneliliitokset on tehty metallioksideista, ja niitä voi valmistaa vain 700 asteen lämpötilassa ja tyhjiössä.

- Meidän liitoksemme on tehty orgaanisista hiilivedyistä, joten ne vähentäisivät myös elektroniikkajätteen raskasmetallisaasteen määrää, Majumdar huomauttaa.

Ferrosähköiset ohutkalvokomponentit ovat ihanteellisia neuromorfisiin tietokoneisiin, koska ne vaihtavat tilaa ei vain binaarisesti nollan ja ykkösen, vaan myös monien muiden tilojen välillä. Siten ne voivat ikään kuin muistaa niihin syötettyä informaatiota samaan tapaan kuin aivot. Komponentit tarvitsevat vain minimaalisen määrän energiaa säilyttääkseen kerran saamansa informaation – vaikka niistä kytkisi virran pois ja käynnistäisi uudestaan.

Kyse ei ole enää edes transistoreista vaan muistavista ”memristoreista”. Esimerkiksi Marsia seuraavan kerran vuonna 2020 tutkimaan lähetettävä Rover-robotti tarvitsee keinotekoisia aivoja muistuttavan laitteiston, jotta se voisi analysoida keräämäänsä dataa vain yksi aurinkokenno energianlähteenään.

- Yritämme seuraavaksi yhdistää miljoonia tunneliliitoksiamme käyttäviä memristoreita neliösenttimetrin kokoiseksi verkostoksi. Ne voisivat suorittaa kompleksisia tehtäviä, kuten kuvan- ja hahmontunnistusta ja tehdä analysoimansa datan pohjalta itse päätöksiä, Majumdar kertoo.

Ilmoittaudu mukaan ECF2018-tapahtumaan

ETN järjestää toisen kerran Embedded Conference Finland -tapahtuman. Tällä kertaa aiheina ovat IoT ja tekoäly. Tapahtuma järjestetään Pasilassa 12.huhtikuuta. Luvassa on keynote-puheita, paneelikeskustelu AI:n merkityksestä sekä mielenkiintoisia teknisiä esityksiä.

Kävijöille tapahtuma on ilmainen. Rekisteröidy heti mukaan, sillä paikkoja on rajoitetusti. Mukaan pääset ilmoittautumalla täällä.

Lisätietoja tapahtumasta löytyy osoitteesta www.embeddedconference.fi.

 
 

Data on jo tavaroita arvokkaampaa

Strategisesti ajatellen it:llä ei ole väliä, kirjoitti amerikkalainen Nicolas Carr vuonna 2003 Harvard Business Review’ssä. Seuraavina vuosina yritykset alkoivat ulkoistaa it-järjestelmiään, koska eivät pitäneet sitä ydinliiketoimintanaan. Nyt 15 vuotta myöhemmin tilanne on toinen. Lisäarvo luodaan datalla, joten it on arvokkaampaa kuin koskaan aikaisemmin.

Lue lisää...

Flashilta vaaditaan paljon verkkolaitteissa

Flash-muisti yleistyy tietoliikennelaitteissa, mutta niissä ratkaisulta vaaditaan paljon enemmän kuin yritys- ja kuluttajalaitteiden tallennuksessa: luotettavuutta, laatua ja datan palautusmahdollisuutta.

Lue lisää...
 
ETN_fi Helsinki wants to become the smartest city in the world. See https://t.co/bZTM7Z5JS5 #100lasissa
ETN_fi The 1st ever official roaming groupcall between Finnish VIRVE and Nodnett of Norway. See https://t.co/WryGLaLGkq @erillisverkot
ETN_fi AI democratizes development, says @adhorn at #hacktalks. See https://t.co/AslQeZYSAV
ETN_fi Robots can´t do backflips, right? https://t.co/KtogoRB25R
 
 

ny template