di  -  martedì 17 gennaio 2012

Col passare del tempo tutti noi abbiamo avuto di stupirci di quanto si rimpicciolissero le dimensioni dei supporti di memoria.

Lo stesso Isaac Asimov ha ammesso che tra tutte le sue straordinarie visioni del futuro, una si è dimostrata sbagliata: mentre nella sua mente i computer del futuro sarebbero stati giganteschi, occupando intere stanze, la realtà è invece completamente diversa.

I computer, e con essi i supporti di memoria, sono diventati sempre più piccoli. Ma il gruppo di ricerca che ha pubblicato l’articolo comparso questa settimana sulla rivista Science detiene decisamente il record. Infatti sono riusciti a incastrare un bit di memoria in niente di più che 12 atomi! La squadra, composta da scienziati dell’IBM e dell’istituto di ricerca tedesco CFEL (Center for Free-Electron Laser Science) concentrano un byte di memoria (8 bit) in 96 atomi. È veramente un risultato incredibile se pensiamo che in un moderno hard drive ha bisogno di più di mezzo miliardo di atomi per byte.

Per ottenere questo risultato gli scienziato hanno lavorato al centro di ricerca della IMB a San Jose, in California. Tramite un microscopio a effetto tunnel, i ricercatori hanno pazientemente allineatogli atomi di ferro, uno a uno, in fila per sei (senza resto di uno). Due file corrispondono a un bit, mentre otto file sono un byte e corrispondono a una superficie di 4 per 16 nanometri, riducendo di centinaia di volte la superficie necessaria per lo storage, in confronto agli attuali hard disc.

Il trucco, in tutto questo, sta nel fatto che le due file di atomi possono essere magnetizzate e possono assumere due stati di magnetizzazione, corrispondenti ai classici 0 e 1, e tramite il microscopio a effetto tunnel è possibile inviare un leggero impulso elettrico che fa cambiare lo stato da 0 a 1 o viceversa. Tramite lo stesso strumento è anche possibile leggere lo stato del sistema, per accedere ai dati. Il piccolo problema, al momento, è che il sistema ha bisogno di una temperatura bassissima, ed attualmente stabile solo a 268 gradi sottozero, ovvero a 5 gradi Kelvin. I ricercatori però sono ottimisti, infatti un blocco di 200 atomi riesce ad essere già stabile a temperatura ambiente, per cui l’obiettivo di creare supporti di memoria a livello atomico non è molto lontano.

Il principio fisico utilizzato per realizzare questo obiettivo è l’antiferromagnetismo, da non confondersi con il ferromagnetismo. Ricorderete dagli studi scolastici che un materiale si dice ferromagnetico quando i suoi atomi hanno un momento magnetico (una direzione preferenziale, legata allo spin degli elettroni che li compongono) e questi momenti magnetici sono sempre allineati tra loro. Nei materiali antiferromagnetici le direzioni dei momenti magnetici sono allineati in direzioni oppose, uno a uno, cosicché il materiale risulta neutro localmente. Questa proprietà però si vede solo a temperture bassissime. A temperature più alte della temperatura di Néel (che varia da materiale a materiale) gli atomi dei materiali antiferromagnetici diventano disordinate e il materiale diventa “paramegnetico”.

L’idea presentata nell’articolo (e spiegata per esempio qui o qui) è secondo me particolarmente geniale perché per ridurre la dimensione dei sistemi di immagazzinamento dati, non hanno cercato di miniaturizzare gli elementi esistenti. Al contrario, sono partiti dagli elementi più piccoli, gli atomi, per studiarne le proprierà e cercare di usarli al fine dell’immagazzinamento dati. Insomma, se la montagna non va a Maometto, Maometto va alla montagna! (o era il contrario?)

11 Commenti »

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  • # 1
    Arunax
     scrive: 

    Estremamente affascinante… in generale mi pare che nel campo “memorie” (sia di massa che RAM) ne vedremo delle belle nei prossimi anni, ci sono tantissimi filoni di ricerca che stanno dando risultati molto promettenti. Anche nel dipartimento in cui lavorano alcuni miei prof (studio ing. elettronica a Bologna) ci sono diversi progetti riguardanti memorie ferrimagnetiche, MRAM e compagnia bella.

    Però sei sicura della citazione di Asimov? Io ricordo distintamente che i cervelli positronici dei robot sono alla fine talmente sofisticati da non poter essere più rimpiccioliti per via del principio di indeterminazione… ;)

  • # 2
    AdolfoG
     scrive: 

    Ciao.
    Vero per quanto riguarda i cervelli positronici, ma leggi il racconto “L’ultima domanda”. Se non ricordo male, i computer sono talmente grandi da dover essere “spostati” nell’iperspazio. Poi il gran finale ;-)

  • # 3
    Arunax
     scrive: 

    @AdolfoG: mi manca!!! dovrò assolutamente rimediare ;)

  • # 4
    Paganetor
     scrive: 

    confermo: Asimov prevedeva computer sempre più grandi, fino a quello posizionato nell’iperspazio ;-)

    Per il resto, notevole come traguardo tecnologico!!!

  • # 5
    Unas
     scrive: 

    Bhè non è che la sua predizione di computer sempre più grandi fosse poi troppo sbagliata; in fondo è pure quello che stà succedendo e succederà con le varie tecnologie cloud, enormi super-computer delocalizzati ed un utilizzo di queste tramite client esattamente come nella visione del buon Isaac…

    Per chi ha citato “L’ultima domanda” concludo con:
    Fiat Lux

  • # 6
    Andrea Del Bene
     scrive: 

    @Unas
    Volevi forse dire “Fiat L(in)ux” :)

    PS: il CFEL ha fatto anche il metronomo più preciso al mondo…

  • # 7
    aceto876
     scrive: 

    [QUOTE=Eleonora Presani]La squadra, composta da scienziati dell’IBM e dell’istituto di ricerca tedesco CFEL (Center for Free-Electron Laser Science) concentrano un byte di memoria (8 bit) in 96 atomi.[/QUOTE]

    [QUOTE=Eleonora Presani]Tramite un microscopio a effetto tunnel, i ricercatori hanno pazientemente allineatogli atomi di ferro, uno a uno, in fila per sei (senza resto di uno). Due file corrispondono a un bit, mentre otto file sono un byte [/QUOTE]

    Mi sa che nella seconda parte le file di atomi sono 16 se non capisco male

  • # 8
    Tarrion
     scrive: 

    Isaac Asimov 0 – Masamune Shirow 1!
    spero solo di essere presente quando queste tecnologie saranno commercializzabili!

  • # 9
    Cesare
     scrive: 

    Eh, certo che se andiamo a spolverare i racconti del chimico Asimov paceallanimasua, e pretendiamo che “ci avesse azzeccato” non facciamo fatica a coglierlo fuori guardia. :-)
    Col senno di poi e pur avendolo letto volentieri tra i primissimi autori che mi hanno portato alla fantascienza, non era persona molto interessata o preparata a estrapolare dove ci stava portando il futuro.

    Tornando alla realizzazione dei ricercatori, purtroppo queste notizie sembrano sempre riferirsi a enormi progressi che ci aspettiamo di trovare trasferiti nei negozi l’anno prossimo. Ovviamente sono solo dimostrazioni pratiche di ipotesi teoriche o simulazioni, che non è affatto certo vedranno diffusione commerciale, visto che poi tutti questi “nanocomponenti” devono interagire con il mondo circostante prima di avere una qualche utilità pratica. :(

  • # 10
    Antonio Barba (TheKaneB)
     scrive: 

    #9: assolutamente d’accordo.
    E’ anche vero, tuttavia, che scoperte di questo tipo di solito portano alla realizzazione di tecnologie “secondarie” che possono avere applicazione immediata.
    Infatti in tutti questi esperimenti di precisione vengono realizzati, di pari passo, strumenti da laboratorio molto più sofisticati (laser, microscopi, sistemi di raffreddamento, ecc…) di quelli disponibili fino ad allora, e questi strumenti possono essere venduti anche l’indomani, perchè è tecnologia “generica” che può essere riutilizzata per molti scopi.

  • # 11
    Hal2001
     scrive: 

    Se consideriamo i recenti datacenter, il cloud, traggo la conclusione che Asimov aveva visto bene :)

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