Vanadiumdioxid ist wie das Gedächtnis unseres Gehirns

Vanadiumdioxid ist wie das Gedächtnis unseres Gehirns
Vanadiumdioxid ist wie das Gedächtnis unseres Gehirns

Das seltsame Element, das als Vanadiumdioxid bekannt ist, "erinnert" sich an die Datums- und Uhrzeitinformationen, zu denen gespeichert wurde. Es ähnelt dem biologischen Gedächtnis. Temporäre Elektronen können nur einen von zwei Werten, 0 oder 1, dauerhaft im digitalen Computerspeicher speichern. Ein neues Glasgedächtnis ähnelt eher einem biologischen Gedächtnis, da es eine Vielzahl von Zuständen über lange Zeiträume speichern kann. Das strukturelle Design des Glases scheint den Rückruf abgeschlossen zu haben.

Die Speicherkapazität von Computern und Lebewesen ist sehr unterschiedlich. Vanadiumdioxidglas wurde in einer kürzlich erschienenen wissenschaftlichen Veröffentlichung beschrieben und ist ein sehr seltenes Material, das in der Lage ist, das Gedächtnis innerhalb seiner atomaren und molekularen Strukturen zu bewahren. Dadurch verhält es sich eher wie ein Neuron und weniger wie ein digitales Gerät.

Die Hauptarbeitsspeicherbänke von Computern, allgemein bekannt als RAM und Cache, sind praktisch elektronische Gefängnisse. Der Computer kann feststellen, ob ein Elektron "voll" oder "nicht voll" ist, in jeder "Gefängnis"-Speicherzelle, um Werte von 0 oder 1 zu lesen. Wenn der Strom, der die Zellentüren geschlossen hält, abgeschaltet wird, gehen die Elektronen aus und die Erinnerung geht verloren.
Das auffällige Ergebnis der Experimente des Papiers ist, dass Vanadiumdioxidglas das Gedächtnis auf ganz andere Weise zu bewahren scheint. VO2Abgesehen davon, dass es „voll“ oder „leer“ ist, „merkt“ es sich verschiedene Ausnahmen und das Datum, an dem die Informationen gespeichert wurden. Dies wird erreicht, ohne dass konstante Leistung oder Elektronenfallen verwendet werden müssen.

VO der Beschaffenheit von Glas2Es ist möglich, dass es etwas mit der Fähigkeit zu tun hat, diese Erinnerung zu halten. An bestimmte Orte gebundene Atome bilden in kristallinen Materialien eine feste Struktur. Billionen von Atomen, die auf eine bestimmte Weise ordentlich gepackt sind, erzeugen die scharfen Flächen, geometrischen Formen und perfekten Ebenen von Kristallen. Im Gegensatz zu Kristallen, die eine geordnete Struktur haben, haben Gläser eine amorphe Struktur, in der Atome eng aneinander gepackt, aber in einem enormen Chaos angeordnet sind.

VO2 zunächst ist es ein Kristall in einem geordneten Zustand. Die elektrischen Impulse werden verwendet, um den Kristall in Glas zu verwandeln und einen Wert in seinem Speicher zu speichern. Noch ein Impuls, auf den Speicher wird zugegriffen und das Glas VO2Verwandelt es wieder in einen Kristall. Atome ordnen sich von ihren zufälligen Orten neu an, was einige Zeit in Anspruch nimmt. VO2Die seit der Verglasung verstrichene Zeit und die Anzahl der zum Verglasen verwendeten Schläge beeinflussen, wie lange dieser Zeitraum dauert.

Es ist nicht ganz klar, warum sich Glas eine Reihe von Werten merken kann. Interessanterweise scheinen es keine Elektronen zu sein, die Erinnerungen speichern. Das beweisen die Autoren durch ausgeklügelte Experimente, in denen sie die Elektronenpopulationen in Glas mit einem Laser verändern und keine Veränderungen im Gedächtnis beobachten. Daher ist es wahrscheinlich, dass der Speicher in einer atomaren Konfiguration verriegelt ist.

Ein elektrischer Stromimpuls, der Daten aus dem Speicher liest, kann das Glas nicht passieren. Um die gegenüberliegende Seite zu erreichen, von der es gelesen wird, muss es eine Kette aus leitfähigen (kristallinen) Atomen bilden. Die diffuse Konfiguration von Glasatomen entspricht irgendwie der gespeicherten Erinnerung. Obwohl die Details unbekannt sind, ist die VO des aktuellen Beats2Es ist möglich, genau zu bestimmen, wie viele Schläge zu einem bestimmten Zeitpunkt im Speicher gespeichert sind, indem man die Zeit misst, die für die benötigt wird.

Die interne Struktur des Gedächtnisses scheint sich leicht zu ändern, wenn ein Wert gehalten wird. Dadurch kann sich der Messwert verschieben. Dies ist im Allgemeinen ein Problem, kann jedoch behoben oder sogar in Anwendungen verwendet werden, die Zahlen benötigen, die sich im Laufe der Zeit ändern.

VO2 Ein wichtiges Merkmal ist, dass der Glasspeicher ohne Strom mindestens drei Stunden lang einen Wert halten kann, möglicherweise noch viel länger. Dies würde es Computerchips ermöglichen, Speicher intern zu speichern, ohne dass eine konstante Stromversorgung erforderlich ist, um den Elektroneneinschluss aufrechtzuerhalten. Während es schwierig ist, die Wertänderung während dieser Stunden zu berücksichtigen, ermöglicht der „nichtflüchtige“ Speicher den Geräten, in den Ruhezustand zu wechseln, ohne ihre Batterien zu entladen.

VO2 Ein weiteres nützliches Merkmal des Gedächtnisses ist, dass es, obwohl es keine Informationen mit Elektronen speichert, den Wert von Elektronen einstellen und lesen kann. Auf diese Weise ist es möglich, es in bestehende Computertechnologie zu integrieren. VO2 Während Glasspeicher nicht in Ihrem nächsten Smartphone enthalten sein wird, könnte dieses interessante Element eines Tages zu einer unglaublichen Innovation führen.

Quelle: bigthink.com/the-future/vanadium-dioxide-glass-memory/

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