🌍 С ростом мировых потребностей в энергии для вычислений и искусственного интеллекта разработка альтернатив традиционным энергозатратным технологиям становится критически важной. ⚡️ Устройства, генерирующие случайность (стохастичность), — ключевой элемент для многих вычислительных систем.
🔬 Учёные из Аргоннской национальной лаборатории (США) представили новый подход к изучению стохастичности в наномагнитных структурах. Их исследование, опубликованное в Physical Review Letters 🎯, раскрывает механизмы «принятия решений» в наномагнитных аналогах досок Гальтона — классического инструмента статистики.
📊 Доска Гальтона демонстрирует центральную предельную теорему: шарики, падая через сетку колышков, случайно отклоняются влево или вправо, формируя нормальное распределение. В наномагнитной версии вместо шариков используются доменные стенки — границы между областями с разной намагниченностью. Под действием магнитного поля они движутся через структуру, принимая случайные направления на Y-образных пересечениях.
🧪 С помощью электронной микроскопии исследователи в реальном времени визуализировали движение доменных стенок. «Мы буквально видим, как они “выбирают” путь, — объясняет материаловед Хану Арава. — Это прорыв в понимании стохастичности!»
🔎 Обнаружено три фактора случайности:
1️⃣ Топология доменной стенки (направление магнитного вихря: ⏩ по или против часовой стрелки).
2️⃣ Геометрия Y-образных переходов (большие вершины усиливают сложность).
3️⃣ Сила магнитного поля — при превышении порога Уокера движение стенок становится хаотичным.
💡 Эти открытия открывают путь к созданию энергоэффективных компьютеров, способных имитировать обучение нейросетей 🧠 и усиливать криптографию 🔐. «Мы используем внутренние свойства материалов, а не дополнительные компоненты», — подчёркивает Аманда Петфорд-Лонг, руководитель исследования.
🚀 Такие технологии могут удовлетворить растущий спрос на «зелёные» вычисления и защиту от киберугроз. Инновации Аргоннской лаборатории — шаг к будущему, где энергия и алгоритмы работают в гармонии с природой! 🌱