به گزارش خبرگزاری مهر، محققان سه دانشگاه بریتانیایی از بودجه ۶ میلیون پوندی برای توسعه نیم‌رساناهای تک‌لایه‌ اتمی با هدف کاهش مصرف برق مراکز داده هوش مصنوعی و سیستم‌های محاسباتی با کارایی بالا بهره‌مند شدند.

این پروژه تحت برنامه‌ای به نام NEED۲D (Enabling Net Zero and the AI Revolution with Ultra-Low Energy ۲D Materials and Devices) راه‌اندازی شده است. هدف از این برنامه، توسعه مواد دوبعدی مانند گرافن و ترکیبات مرتبط است تا نیم‌رساناهای تک‌لایه‌ اتمی تولید شود که به طور چشمگیری مصرف برق در مراکز داده هوش مصنوعی و سیستم‌های محاسباتی با کارایی بالا را کاهش دهد.

این پروژه از حمایت‌های شورای تحقیقات علوم فنی و مهندسی (EPSRC) برخوردار است و تیمی از محققان از دانشگاه‌های کویین مری لندن، دانشگاه ناتینگهام و دانشگاه گلاسگو در آن مشارکت دارند. علاوه بر ۲ میلیون پوند که توسط بیش از ۲۰ تولیدکننده و موسسه تحقیقاتی تامین می‌شود، ۴ میلیون پوند باقی‌مانده نیز توسط EPSRC تأمین می‌شود.

سر کالین همفریس، استاد علم مواد در دانشگاه کویین مری لندن و سرپرست پروژه، در این خصوص اظهار داشت: «دولت‌ها در سراسر جهان میلیاردها دلار برای ساخت نیروگاه‌های بادی، خورشیدی، هسته‌ای و گازی برای برآوردن تقاضای انرژی عظیم مراکز داده هوش مصنوعی هزینه می‌کنند. رویکرد ما این است که مشکل را از ریشه حل کنیم: با کاهش مصرف برق این مراکز! »

برای این منظور، از جدیدترین مواد که همان مواد دوبعدی هستند و از لایه‌های اتمی نازک تشکیل شده‌اند، استفاده خواهیم کرد. این امر بیش از ۹۰٪ انرژی مصرفی مراکز داده و کامپیوترها را صرفه‌جویی خواهد کرد و هزینه برق را کاهش می‌دهد و به تحقق اهداف صفر خالص کمک می‌کند.»

تقاضای انرژی هوش مصنوعی به سرعت در حال افزایش است. شبکه ملی برق پیش‌بینی کرده است که تقاضای برق مراکز داده بریتانیا تا سال ۲۰۳۴ شش برابر خواهد شد و به ۳۰٪ از کل مصرف برق خواهد رسید. این امر می‌تواند میلیاردها پوند هزینه به دنبال داشته باشد و اهداف اقلیمی را تهدید کند. مواد دوبعدی به عنوان فناوری پیشرو برای ساخت یک صنعت هوش مصنوعی پایدارتر و همچنین تقویت اقتصاد بریتانیا شناخته شده‌اند.

کالین همفریس اضافه کرد: «صنعت‌های پیشرو نیم‌رسانا مانند TSMC، اینتل و سامسونگ پیش از این مواد دوبعدی را به عنوان آینده شناخته‌اند و آن‌ها را در نقشه راه فناوری خود برای سال ۲۰۴۰ قرار داده‌اند. دیدگاه ما این است که بریتانیا را به پیشگام جهانی در ساخت دستگاه‌های دوبعدی فوق‌العاده کم‌مصرف قبل از سال ۲۰۴۰ تبدیل کنیم.»

مواد دوبعدی علاوه بر مراکز داده هوش مصنوعی، می‌توانند هزینه‌های انرژی سایر دستگاه‌ها مانند تلفن‌های همراه را به طرز چشمگیری کاهش دهند. کالین همفریس در این خصوص گفت: «شما به جای شارژ روزانه گوشی خود، هر هفته آن را شارژ خواهید کرد!»

این مواد دوبعدی که شامل گرافن و ترکیبات مرتبط هستند، بار الکتریکی را با کارایی بسیار بیشتری نسبت به سیلیکون هنگام مقیاس‌دهی به دو بعد منتقل می‌کنند؛ این ویژگی در آینده برای این فناوری ضروری است. الکترون‌ها در این مواد جدید می‌توانند بسیار سریع‌تر از سیلیکون حرکت کنند و این امر باعث می‌شود محاسبات فوق کم‌مصرف و کاهش اتلاف گرما امکان‌پذیر شود.

آمالیا پاتانه، استاد فیزیک در دانشگاه ناتینگهام و معاون سرپرست پروژه، گفت: «ما از تأثیر بالقوه تحقیقات خود و رویکرد جامع پروژه که از مدل‌سازی محاسباتی و سنتز مواد تا ساخت دستگاه و مشارکت صنعتی را دربر می‌گیرد، هیجان‌زده هستیم. نیم‌رساناهای دوبعدی رفتار متفاوتی از نیم‌رساناهای حجیم (سه‌بعدی) دارند و ویژگی‌های الکترونیکی منحصر به فرد آن‌ها می‌توانند اثرات کاملاً جدیدی را در مقیاس اتمی ایجاد کنند. ما مهندسی دقیق نیم‌رساناهای دوبعدی را پیش خواهیم برد و محدودیت‌های آنچه که می‌توانیم ایجاد، آزمایش و بهره‌برداری کنیم، شکسته خواهد شد.»

دیوید موران، استاد نیم‌رساناهای پیشرفته در دانشگاه گلاسگو، اظهار داشت: «این پروژه واقعاً هیجان‌انگیز است و از امکانات گسترده ساخت و پروتوتایپ نیم‌رسانا در مرکز نانوفابریکیشن جیمز وات در دانشگاه گلاسگو و امکانات مکمل در دانشگاه‌های کویین مری و ناتینگهام برای توسعه دستگاه‌ها و سیستم‌های الکترونیکی کم‌مصرف نسل آینده استفاده خواهد کرد.»

دانشگاه‌های کویین مری لندن، دانشگاه ناتینگهام و دانشگاه گلاسگو در سطح جهانی به عنوان پیشروان در تحقیق و توسعه مواد دوبعدی و نیم‌رسانا شناخته می‌شوند. این پروژه جدید بنا بر موفقیت‌های پیشین در این حوزه‌ها، از علوم پایه تا تولید پروتوتایپ‌های دستگاه، به منظور تولید دستگاه‌های نیم‌رسانا پیچیده، مانند ترانزیستورها، با استفاده از مواد دوبعدی جدید طراحی شده است.

بریتانیا در حال حاضر بزرگ‌ترین بازار مراکز داده اروپا را دارد و لندن به عنوان هاب مرکزی آن شناخته می‌شود. جایگزینی چیپ‌های سیلیکونی با ترانزیستورهای کم‌مصرف دوبعدی کمک خواهد کرد تا بریتانیا همچنان به عنوان یک مقصد جذاب برای سرمایه‌گذاری‌های فناوری باقی بماند و پتانسیل اقتصادی انتقال انرژی را ثابت کند. این تحقیق می‌تواند به بریتانیا در دستیابی به اهداف اقلیمی‌اش کمک کند، در حالی که صنعتی انقلابی در میکروالکترونیک را ایجاد کرده، شغل و ثروت تولید کند و هزینه‌های برق را کاهش دهد.