周三發(fā)表在《自然科學(xué)報(bào)告》上的研究報(bào)告列出了使用鐵電材料通過(guò)多值邏輯處理信息的理論圖-超越了構(gòu)成我們當(dāng)前計(jì)算系統(tǒng)的簡(jiǎn)單的零和零，可以使我們更有效地處理信息。計(jì)算機(jī)的語(yǔ)言僅用兩個(gè)符號(hào)表示-一和零，表示是或否。但是，如果我們可以擴(kuò)展到三個(gè)或更多個(gè)值，那么一個(gè)更豐富的可能性等待著我們，以便同一物理交換機(jī)可以編碼更多的信息。

“最重要的是，這種新穎的邏輯單元不僅可以使用”是”和”否”，而且還可以使用”是或不是”或”也許”操作來(lái)進(jìn)行信息處理，”材料科學(xué)家和杰出研究員Valerii Vinokur說(shuō)。能源部的阿貢實(shí)驗(yàn)室和該論文的相應(yīng)作者，以及里爾科技大學(xué)的Laurent Baudry和Picardie Jules Verne大學(xué)的Igor Lukyanchuk。

這就是我們大腦運(yùn)作的方式，它們的效率比我們?cè)?jīng)設(shè)法制造出的最好的計(jì)算機(jī)要高出一百萬(wàn)倍，而所消耗的能源卻要少幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

Vinokur說(shuō)：“我們的大腦處理了更多的信息，但是如果像我們當(dāng)前的計(jì)算機(jī)那樣構(gòu)造突觸，大腦不僅會(huì)沸騰，還會(huì)從它們消耗的能量中蒸發(fā)掉。”

盡管人們?cè)缇椭肋@種稱為多值邏輯的計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，但問(wèn)題是我們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)它的材料系統(tǒng)。目前，晶體管只能在“開”或“關(guān)”狀態(tài)下工作，因此，該新系統(tǒng)必須找到一種新的方法來(lái)始終保持更多狀態(tài)，并且易于讀取和寫入，并且理想情況下可以在室內(nèi)工作溫度。

因此Vinokur及其團(tuán)隊(duì)對(duì)鐵電體感??興趣，鐵電體是一類可以通過(guò)電場(chǎng)控制其極化的材料。當(dāng)極化改變時(shí)，鐵電體會(huì)物理地改變形狀，因此它們?cè)趥鞲衅骱推渌O(shè)備(例如醫(yī)療超聲機(jī))中非常有用。科學(xué)家對(duì)利用這些屬性來(lái)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)內(nèi)存和其他應(yīng)用程序非常感興趣。但其行為背后的理論仍在不斷涌現(xiàn)。

這就是我們大腦運(yùn)作的方式，它們的效率比我們?cè)?jīng)設(shè)法制造出的最好的計(jì)算機(jī)要高出一百萬(wàn)倍，而所消耗的能源卻要少幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

新論文提出了一種配方，通過(guò)該配方我們可以利用特定種類的鐵電材料稱為鈣鈦礦的非常薄的薄膜的特性。

根據(jù)計(jì)算，鈣鈦礦膜可以保持兩個(gè)，三個(gè)甚至四個(gè)在能量上穩(wěn)定的極化位置-“因此它們可以'點(diǎn)擊'到位，從而為編碼信息提供一個(gè)穩(wěn)定的平臺(tái)，” Vinokur說(shuō)。

Vinokur說(shuō)，研究小組計(jì)算出了這些穩(wěn)定的構(gòu)型以及如何利用電場(chǎng)操縱極化以在穩(wěn)定位置之間移動(dòng)極化。

Vinokur說(shuō)：“當(dāng)我們?cè)谠O(shè)備中意識(shí)到這一點(diǎn)時(shí)，它將極大地提高存儲(chǔ)單元和處理器的效率。” “這為實(shí)現(xiàn)所謂的神經(jīng)形態(tài)計(jì)算邁出了重要的一步，該過(guò)程致力于為人腦建模。”

Vinokur說(shuō)，該團(tuán)隊(duì)正在與實(shí)驗(yàn)人員合作，運(yùn)用這些原理來(lái)創(chuàng)建一個(gè)工作系統(tǒng)。