ابتكر فريق من المهندسين شريحة كمبيوتر ثنائية الأبعاد قادرة على معالجة البيانات وتخزينها في وقت واحد.
وتساعد المواد ثنائية الأبعاد هذه في تخزين شرائح الكمبيوتر من الجيل التالي، ومعالجة البيانات مثل الخلايا العصبية الخاصة بالإنسان، وحاول المهندسون محاكاة أقوى أجهزة الكمبيوتر لمعالجة البيانات بالكون وهو المخ البشري الموجود بأدمغتنا، والذي يحوي خلايا عصبية تعالج البيانات وتخزنها في الوقت نفسه، ولطالما حاول العلماء تقليد هذه التقنية.
نُشر هذا الاختراع، الذي قدمه مهندسون من معهد EPFL، في مجلة “Nature”؛ حيث عرضت الدراسة شريحة كمبيوتر جديدة قادرة على تخزين ومعالجة البيانات داخل دائرة واحدة، وهي تتكون من مادة ثنائية الأبعاد تُعرف باسم ثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2)، وتفتح الباب أمام الإلكترونيات الموفرة للطاقة على نطاق أصغر من أي وقت مضى.
وتتيح المواد ثنائية الأبعاد تصنيع شرائح الكمبيوتر من الجيل التالي ومعالجة البيانات في وقت واحد، عكس أجهزة الكمبيوتر التي عادةً ما تعالج البيانات في وحدة المعالجة المركزية ثم تنقلها إلى منطقة مختلفة للتخزين، مثل محرك الأقراص ذي الحالة الصلبة أو القرص الصلب للتخزين، وفقًا لتقارير New Atlas.
وظل هذا النظام سائدًا لعقود من الزمان، إلا أنه ليس الطريقة الأكثر فعالية لتشغيل الكمبيوتر من ناحية السرعة ومعالجة البيانات؛ لذا عكف العلماء على تقديم اختراع ثوري متمثل في تلك الشريحة ثنائية الأبعاد والتي تؤدي المهمتين في آن واحد؛ وذلك باستخدام هندسة المنطق في الذاكرة، المعروفة أيضًا باسم “memristors”.
الهدف من هذا النوع من الشرائح هو إزالة الحاجة إلى نقل البيانات بما يكفي لصنع أجهزة أصغر وأسرع، تلك التي تحتاج إلى طاقة أقل من الرقائق العادية، والنحافة الفائقة للشريحة الجديدة مثالية لتقليص الأجهزة المستقبلية، وتفتح الباب أمام أجهزة أصغر وأكثر قوة.
وتتكون شريحة المنطق من طبقة MoS2 واحدة وسمك ثلاث ذرات فقط، وتُعرف باسم ترانزستور تأثير المجال ذي البوابة العائمة (FGFET)، وتستخدم عادةً لأنظمة ذاكرة الفلاش مثل بطاقات SD. عادة ما تكون هذه الترانزستورات رائعة في الحفاظ على الشحنة الكهربائية لفترات طويلة، وMoS2 حساس بشكل خاص للشحنات المخزنة؛ ما يعني أنه يمكنه أداء وظائف الذاكرة والمنطق معًا، وهذه الفكرة هي التي عمل عليها العلماء لإنتاج هذه الشريحة الجديدة.
قال أندراس كيس؛ الباحث الرئيسي للدراسة: “إن تصميم دوائرنا له العديد من المزايا؛ حيث يُمكنا من تقليل فقد الطاقة المرتبط بنقل البيانات بين وحدات الذاكرة والمعالجات، ويقلل من الوقت اللازم لعمليات الحوسبة ويقلص مقدار المساحة المطلوبة. وهذا يفتح الباب أمام الأجهزة الأصغر والأكثر قوة والأكثر كفاءة في استخدام الطاقة”.
وأضاف أنه مع اقتراب الثورة الصناعية الرابعة من المفيد تخيل المستقبل ونحن في طريقنا لتقديم منتج جديد، فهذه الشريحة سوف تكون مفيدة جدًا في أجهزة الكمبيوتر الكمومية ذات قوة المعالجة الجبارة والقادرة على تقزيم المعالجات الأكثر تقدمًا اليوم، وهذه المعالجة الجبارة للبيانات؛ من خلال شريحتنا الجديدة، سوف تفتح المجال أمام ظهور تطبيقات وأنظمة تشغيل على نطاق واسع والتي ستعمل بما يكفي لتمكين التطبيقات الجديدة التي لم نتخيلها بعد وتحقيق المزيد من الإنجازات للبشرية.