Память на одном электроне – В Китае создали графеновый чип для ИИ

Учёные Фуданьского университета в Шанхае создали двумерную флеш-память, которая хранит данные при комнатной температуре с помощью всего одного электрона. Энергозатраты на обработку информации падают радикально. В перспективе это позволит запускать тяжёлые нейросети прямо на мобильных устройствах.

Современная оперативная память (RAM) решает две ключевые задачи: держит бинарные данные и защищает их от цифрового шума. На это уходит колоссальный объём энергии. По оценкам экспертов, чтобы надёжно сохранить всего один бит, сегодня нужно около 200 тысяч электронов.

Если свести эту цифру к единице, отпадёт необходимость гонять терабайты данных в гигантские дата-центры — все вычисления легко потянет локальное устройство.

Концепцию одноэлектронной памяти в научном мире обсуждают давно. Однако до сих пор перенести её из лабораторий в коммерческую реальность не удавалось никому.

Технология Guiyi: «Возвращение к единице»

Любой накопитель информации работает как резервуар для электронов. Поймать в нём одну частицу — всё равно что разглядеть рябь от единственной капли в гигантском бассейне. Команда под руководством профессора Чжоу Пэна обошла эту преграду, спроектировав 2D-чип на базе ультратонкого графена.

Новая архитектура изменила структуру «стенок» этого микроскопического резервуара. Утечка энергии прекратилась, а сигнал от одного электрона многократно усилился. Во время тестов напряжение в системе достигло 0,5 В. Для сравнения: в прошлых экспериментах других научных групп счёт шёл лишь на десятки милливольт.

Разработку назвали Guiyi (в переводе — «возвращение к единице»). Это отсылка к буддийской философии: даже крошечное горчичное зерно может вместить мифическую гору Сумеру, а все великие истины сводятся к первоисточнику.

Помимо беспрецедентной энергоэффективности, технология Guiyi подтвердила эффекты квантования напряжения и его самоограничения. Проще говоря, теперь можно предельно точно считывать и записывать квантовые состояния. В будущем это кратно увеличит объём памяти, который физически помещается на одном чипе.

Перспективы коммерциализации

Инвесторы уже заметили технологию, способную перевернуть рынок хранения данных. Профессор Чжоу планирует запустить стартап до конца года, а готовый коммерческий продукт вывести в продажу в течение ближайших 5 лет.

Главный вызов сейчас — масштабировать технологию для массового производства. В интервью разработчик прямо заявил: успешный запуск полностью трансформирует подходы и изменит правила игры в индустрии.

Новый графеновый 2D-чип — не единственный прорыв команды Чжоу Пэна. В апреле прошлого года они показали PoX — самую быструю энергонезависимую память в мире. Спустя полгода появилась платформа Changying для интеграции атомарных чипов.

Эта инфраструктура объединяет память PoX со стандартным кремниевым железом, создавая первый на рынке гибридный двумерно-кремниевый чип.

В совокупности эти достижения строят фундамент для принципиально новой электроники. Техники, где ресурсоёмкие модели ИИ будут работать автономно, быстро и без оглядки на заряд батареи.