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Las computadoras con inteligencia artificial podrían funcionar en entornos extremos como Venus con dispositivos de almacenamiento resistentes al calor

Las nuevas memorias computacionales pueden operar a temperaturas tan altas que las rocas comienzan a derretirse, allanando el camino para que las computadoras funcionen en los entornos más hostiles de la Tierra y, por primera vez, en Venus.

Los dispositivos de memoria no volátil (NVM) más problemáticos de la actualidad, incluidas las unidades de estado sólido (SSD), fallan una vez que las temperaturas alcanzan los 572 grados Fahrenheit (300 grados Celsius). Pero los científicos han inventado y probado un nuevo tipo de diodo ferroeléctrico, un tipo de dispositivo de conmutación de semiconductores, que continúa funcionando durante horas incluso cuando las temperaturas aumentan a 1,112 grados Fahrenheit (600 grados Celsius).

Esto significa que los sensores y dispositivos informáticos que utilizan los diodos se pueden colocar en entornos extremos, como centrales nucleares, exploración profunda de petróleo y gas o el planeta más caliente de nuestro sistema solar, donde antes fallaban en cuestión de segundos.

Un artículo publicado el 29 de abril en la revista Nature Electronics describe el dispositivo NVM, que está hecho de un material llamado nitruro de aluminio y escandio ferroeléctrico (AlScN). Está a la vanguardia de la ciencia de los materiales y sólo se ha convertido en una opción para los semiconductores de alto rendimiento en los últimos cinco años.

Como ocurre con cualquier molécula, la clave está en las proporciones de los átomos. En este caso, el dispositivo se basa en diodos AlScN con un grosor de 45 nanómetros, 1.800 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano.

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El dispositivo de almacenamiento de la computadora está hecho de nitruro de escandio de aluminio ferroeléctrico y puede soportar temperaturas extremas. (Fuente de la imagen: Universidad de Pensilvania)

«Si es demasiado delgado, el aumento de la actividad puede causar difusión y reducir las propiedades del material», dijo en un comunicado Dhiren Pradhan, becario postdoctoral en ingeniería eléctrica y de sistemas en Penn. «Si es demasiado grueso, el interruptor ferroeléctrico que estamos buscando. porque fallará, porque el voltaje de conmutación varía con el espesor, y en un entorno operativo práctico, el voltaje de conmutación es limitado. Por lo tanto, mi laboratorio trabajó con el laboratorio de Roy Olsson durante varios meses para encontrar este espesor óptimo.

Uno de los hallazgos más sorprendentes del equipo fue que el dispositivo podía manejar un millón de ciclos de lectura y mantener una relación de encendido y apagado estable durante más de seis horas. En el artículo, el equipo describió los resultados como «sin precedentes».

Esta investigación se basa en investigaciones existentes sobre semiconductores que pueden funcionar a temperaturas extremas. Añade este tipo de memoria a un procesador, dicen los científicos, y tendrás una computadora que puede funcionar casi en cualquier lugar.

Dispositivo de almacenamiento portátil Dhiren Pradhan

Dhiren Pradhan, investigador postdoctoral en el laboratorio de Jariwala y Olsson en Penn Engineering, es parte del equipo que desarrolló el dispositivo de memoria. (Fuente de la imagen: Universidad de Pensilvania)

Deep Jariwala, profesor asociado de ingeniería eléctrica y de sistemas en Penn, dijo en el comunicado: «Desde la perforación profunda de la tierra hasta la exploración espacial, nuestros dispositivos de almacenamiento de alta temperatura permiten una computación avanzada que no es posible con otros dispositivos electrónicos y de almacenamiento. Esto es no sólo para mejorar los equipos, sino para abrir nuevas áreas de ciencia y tecnología”.

Específicamente, los científicos dijeron en el artículo que puede surgir una nueva era de dispositivos informáticos sin silicio que integre más estrechamente la memoria y los procesadores para realizar tareas con uso intensivo de datos, como la inteligencia artificial (IA).

«Los dispositivos convencionales que utilizan pequeños transistores de silicio tienen dificultades para funcionar en entornos de alta temperatura», añadió Jariwala. Esta es la razón por la que actualmente se utiliza la tecnología de carburo de silicio, pero es mucho más lenta que el silicio natural en términos de potencia de procesamiento y actualmente no puede realizar cálculos con uso intensivo de datos en entornos hostiles.

Pero los científicos creen que un nuevo enfoque -combinar memoria y procesadores resistentes al calor en un paquete ultradenso- podría eventualmente permitir el procesamiento de inteligencia artificial en las condiciones extremas de otros planetas.

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