Lydbølger kan skyfle data opp og ned langs tråder som er tusen ganger tynnere enn et menneskehår. Slik kan denne typen bli mye raskere enn harddisker, bruke mindre strøm og bli mer robust – når og hvis den finner veien ut av laboratoriet og inn i mobiler, nettbrett og pc´er. (Illustrasjonsfoto: Colourbox)
Lydbølger kan skyfle data opp og ned langs tråder som er tusen ganger tynnere enn et menneskehår. Slik kan denne typen bli mye raskere enn harddisker, bruke mindre strøm og bli mer robust – når og hvis den finner veien ut av laboratoriet og inn i mobiler, nettbrett og pc´er. (Illustrasjonsfoto: Colourbox)

Lagrer data med lyd

Ny teknologi kan erstatte harddisker og minnepinner.

Publisert

Putt to små høyttalere ned mot en magnetisk tråd, og hva får du? Et dataminne som er en million ganger raskere enn en harddisk.

Britiske forskere har laget en ny vri, eller kanskje en ny sound, på teknologi som i flere år har blitt finstemt i laboratoriene til IBMs Almaden Research Center i California.

Mer robust, mindre energiforbruk og mye raskere

Teknologien lagrer data magnetisk, omtrent som på en harddisk. Men harddisken har flere ulemper.

Den har bevegelige deler – en roterende glasskive og en mekanisk arm som flytter seg for å skrive eller lese data på skiven.

Mekaniske deler kan gå i stykker. De bruker også energi og tid for å bevege seg. Den nye teknologien har ingen bevegelige deler. Den er mer robust, bruker mindre energi og er mye raskere.

Det nye minnet skal bli nesten like raskt som hurtigminnet eller RAM i dagens datamaskiner ifølge fysikeren Stuart Parkin fra IBM, en av pionerene bak teknologien.

Kan erstatte nesten alle andre typer minne

Det finnes også andre typer minne uten bevegelige deler, for eksempel den typen som sitter i minnepinner. Men dette minnet er langsommere, særlig under skriving av data. Det er også mindre pålitelig ved lang tids bruk.

Parkin mener at det nye minnet skal kunne erstatte nesten alle andre typer minner i datamaskiner og bruke en brøkdel av energien.

Magnetfelt på veddeløpsbane

Teknologien som IBM har utviklet, kalles på engelsk racetrack memory. Magnetfelt med data raser opp og ned langs en tynn tråd, omtrent som hestene på en veddeløpsbane – racetrack

Magnetfeltene dyttes opp og ned langs tråden ved hjelp av elektroner. Det er spinnet til elektronene som utnyttes. Dette kalles spintronics.

Elektroner kan spinne i to motsatte retninger om sin egen akse. Strømmen som disse motsatte spinnene skaper, kan dytte magnetfeltene opp eller ned langs veddeløpsbanen – den tynne tråden av magnetisk materiale.

Det som egentlig koder data, er ikke magnetfeltene i seg selv. Det er veggene mellom magnetfeltene. De beveger seg også.

Slik kan data skyfles forbi stedet på tråden hvor de skrives inn eller leses ut med et magnethode, som på en harddisk. Og dette skjer altså helt uten mekanisk bevegelige deler.

Så langt IBMs forsøk.


Video fra Massachusetts Institute of Technology der Stuart Parkin fra IBM intervjues om minneteknologien.

Vibrerende tråd

Nå vil de britiske forskerne erstatte spinnende elektroner med lyd. Da kan disse minnekretsene bli enda mer energigjerrige, ifølge studien i Applied Physics Letters.

De to høyttalerne som lager lyden kalles transducere. Navnet har de fått fordi de ikke lager lydsvingninger i luft, men overfører lydbølger som vibrasjoner fra hver sin ende av den tynne tråden. 

Noen steder i tråden forsterker vibrasjonene eller bølgene hverandre. Du kan se det samme når bølger i ringer på vannet møtes i motsatt retning og løfter seg til større bølger – en stående bølge.

Spiller på bølgen

Hvis du gjør bølgene kortere eller lengre, flytter du stedet der de møtes og vokser. Kortere lydbølger har lysere klang, og lengre lydbølger har dypere klang.

På samme måte kan forskerne justere tonehøyden i transducerne og flytte den stående bølgen i tråden fram og tilbake. Nærmest ved å spille toner på tråden kan magnetfeltene dyttes fram og tilbake.






Video fra IBM som viser deres versjon av racetrack memory-teknologien. Her styres magnetfeltene med spinnet fra elektroner, såkalt spintronics. Videoen er produsert i 2008, men grunnprinsippene er de samme.

Mange tråder

En tråd – eller veddeløpsbane – kan lagre rundt hundre bits, altså hundre enere eller nuller i dataminnet. Det høres ikke mye ut.  

Men tråden er tynn – rundt tusen ganger tynnere enn et menneskehår. Det er plass til millioner eller milliarder av slike hår i en databrikke. Dermed kan enorme mengder data lagres i alle disse trådene.

Ett transducerpar kan også styre flere tråder, ifølge forskerne bak studien. Dermed kan store mengder data styres samtidig, og energiforbruket kan bli enda lavere.

Lenke og referanse:

The solution to faster computing? Sing to your data. Nyhetsmelding fra The University of Sheffield.

Michael Byrne: A New SSD Design Uses Sound Waves, ‘Singing’ To Manipulate Data, grundigere populær gjennomgang 

J. Dean mfl.: A sound idea: Manipulating domain walls in magnetic nanowires using surface acoustic waves, Applied Physics Letters, 107, 142405, 5. oktober 2015, doi: 10.1063, sammendrag.