Sogenannte Spintronik-Chips könnten KI nachhaltig verändern. Sie sollen Energie sparen, gleichzeitig aber effizienter sein als aktuelle Hardware-Komponenten. Forscher setzen dazu auf einen speziellen Effekt.
Künstliche Intelligenz nimmt derzeit eine rasante Entwicklung. Um die besten und leistungsfähigsten KI-Modelle ist gar eine Art Wettstreit entbrannt. Doch dafür benötigt es immer mehr Rechenleistung. Der Energieverbrauch steigt dadurch in exorbitante Höhen, zumal es immer leistungsfähigere KI-Chips benötigt. Der Strom- und Wasserverbrauch von KI-Systemen stellt auch für die Umwelt ein Problem dar.
Forscher aus Japan wollen nun jedoch eine Lösung gefunden haben. Sogenannte Spintronik-Chips sollen leistungsfähiger als bisherige Chips sein und gleichzeitig Energie sparen. Der Hintergrund: Aktuelle KI-Chips arbeiten mit klassischen Halbleitern, die zwischen den Zuständen „0“ und „1“ wechseln – ähnlich wie ein Lichtschalter.
Das Problem: Dieser ständige Wechsel verbraucht viel Energie. Die Spintronik nutzt stattdessen die magnetischen Eigenschaften von Elektronen, um Daten zu speichern und zu verarbeiten – ähnlich wie das menschliche Gehirn. Informationen werden dabei nicht durch fließende Elektronen übertragen, sondern durch deren Drehimpuls.
Was sind Spintronik-Chips?
Die Wissenschaftler von der Tohoku-Universität, dem National Institute for Materials Science und der Japan Atomic Energy Agency entwickelten jetzt ein neuartiges Spintronik-Bauteil. Es kombiniert zwei magnetische Materialien: Mn3Sn, das antiferromagnetische Eigenschaften hat und CoFeB, das ferromagnetische Eigenschaften hat. Das Besondere: Diese Materialien beeinflussen einander und können ihre magnetischen Zustände durch elektrischen Strom steuern – und das mit einem extrem geringen Energieaufwand.
Statt Daten in festen binären Zuständen („0“ oder „1“) zu speichern, erlaubt das neue System es, mehrere magnetische Zustände zu erzeugen – ähnlich wie Synapsen im Gehirn. Dadurch könnte KI künftig analoge Daten verarbeiten und noch effizienter lernen. Das Forscherteam setzt bei der Entwicklung auf den magnetischen Spin-Hall-Effekt. Dabei wird ein spezieller Strom durch das Material geleitet, wodurch sich die magnetischen Zustände gegenseitig verändern.
Umwelt- und Energieprobleme von KI bald gelöst?
Die Entwicklung könnte den Weg für eine neue Generation von energieeffizienten KI-Chips ebnen. Vor allem für Anwendungen wie neuronale Netzwerke, maschinelles Lernen und smarte Geräte würden Spintronik-Chips einen großen Fortschritt darstellen.
Noch steckt die Technologie aber in den Kinderschuhen. Die Forscher arbeiten jedoch bereits daran, den Strombedarf der Technologie weiter zu reduzieren und die Lesbarkeit der gespeicherten Daten zu verbessern. Sollte das gelingen, könnten Spintronik-Chips die Zukunft der KI-Branche sein.
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