چندبرابرشدن سرعت گجت‌ها با حافظه‌های مدرن

پژوهشگران دانشگاه نیویورک تلاش می‌کنند تا با بهره‌گیری از یک روش جدید ذخیره‌سازی‌ دیجیتال به نام «حافظه مسابقه‌ای» (racetrack memory) کامپیوترها و گوشی‌های هوشمندی تولید کنند که کوچک‌تر و قدرتمندتر باشند.
یاشین کوساب، دانش‌آموخته پست دکتری مرکز پدیدارهای کوانتومی دانشگاه نیویورک که سرپرستی این پژوهش به عهده اوست، می‌گوید که این تکنیک که میدان‌های مغناطیسی را با روش‌های جدید دوباره پیکربندی می‌کند، «می‌تواند به‌دلیل بهبود تراکم در ذخیره‌سازی‌ اطلاعات، جایگزین روش‌های فعلی ذخیره داده‌های انبوه مانند فلش‌مموری‌ها و دیسک درایوها شود و عملکرد سریع‌تر و همچنین مصرف انرژی کمتری را به همراه داشته باشد.»
پاپیولار مکانیک در گزارشی نوشته است: 2شکل عمده برای ذخیره‌سازی‌ داده‌های دیجیتال وجود دارد؛ فلش مموری و دیسک درایو که البته دومی به هارددرایو هم معروف است. فلش‌مموری راهی برای ذخیره پرونده‌های مهم در یک دستگاه فیزیکی است که جدا از کامپیوتر شماست؛ مانند فلش درایوها، کارت‌های حافظه و درایوهای 2ترابایتی ایکس باکس.
از آنجا که این ابزارها هیچ قسمت متحرکی ندارند، به‌عنوان دستگاه‌های ذخیره‌سازی‌ که قابل اطمینان هستند شناخته می‌شوند. این روش سریع و بی‌سروصداست، اما برای هر چیزی استفاده نمی‌شود، زیرا هارددرایوها ارزان‌تر هستند و ظرفیت بیشتری هم دارند. یک هارددرایو همان چیزی است که در لپ‌تاپ شما صدایی شبیه وزوز دارد.
 پلترها (دیسک‌های چرخشی در یک هارددرایو) قطعات سخت‌افزاری هستند که در واقع داده‌های شما را روی سطوح دایره‌ای خود به‌صورت صفر و یک ذخیره می‌کنند.
پلترها معمولاً سرامیکی، شیشه‌ای یا آلومینیومی هستند و مانند دستگاه ضبط صدا کار می‌کنند. پلترها که روی چیزی شبیه به دوک نخ ریسی(spindle) قرار دارند، می‌چرخند و یک جریان الکترونیکی، داده‌های روی سطح آنها را می‌خواند یا داده‌ها را روی آنها می‌نویسد. قطعات الکترونیکی کل این عملیات را پشتیبانی می‌کنند.
اگرچه حافظه کامپیوتر از نظر فنی شامل همه اشکال ذخیره الکترونیکی است، اما ما معمولاً از فلش مموری استفاده می‌کنیم. از این گذشته، اگر کامپیوتر شما برای هر بیت اطلاعات مجبور باشد به هارددرایو مراجعه کند، عملیات کندی را پیش رو خواهد داشت.
محققان دانشگاه نیویورک برای اینکه این مشکل را حل کنند، تصمیم گرفتند فرمت کاملاً جدیدی از حافظه دیجیتال خلق کنند. در واقع، آنها این روش معمول را که کامپیوتر‌ها استفاده می‌کنند تا داده‌ها را روی پلترهای هارددرایو بنویسند، معکوس کرده‌اند.
درحالی‌که هارددیسک‌های امروزی از یک موتور برای حرکت اسپیندل روی پلاترها، خواندن و نوشتن داده‌ها استفاده می‌کنند، حافظه مسابقه‌ای برعکس این کار را انجام می‌دهد: قطعات ثابت هستند و خود داده‌ها در سراسر این بستر حرکت می‌کنند و البته به هیچ قطعه مکانیکی هم نیاز نیست.
این روش چگونه کار می‌کند؟ یک شبه‌ذره مغناطیسی به نام یک اسکایرمیون(skyrmion) داده‌ها را حمل می‌کند. محرک‌های خارجی مانند پالس یک جریان الکتریکی می‌توانند اسکایرمیون‌ها را که شبیه یک توپ در حال چرخ می‌چرخند حرکت دهند. این توپ‌های حاصل از اسکایرمیون‌ها نشان‌دهنده بخش‌هایی از داده‌ها هستند و کامپیوتر می‌تواند آنها را به‌سرعت همگام با پالس‌های الکتریکی جابه‌جا کند.
از آنجا که اسکایرمیون‌ها کوچک هستند و با سرعت بالایی حرکت می‌کنند و همچنین به انرژی کمی نیاز دارند، باعث می‌شوند که فرایند محاسبات سریع‌تر و با انرژی بیشتری انجام شود. ضمن اینکه داده‌های بیشتری را در مقایسه با سایر روش‌ها در مقدار معینی از فضا مرتب می‌کنند.
با این حال، این فرایند هنوز بی‌عیب و نقص نیست. اندرو کنت، یکی از نویسندگان این پژوهش می‌گوید: ما دریافتیم که این اسکایرمیون‌های کوچک فقط در محیط‌های دارای مواد بسیار خاص پایدار هستند. بنابراین شناسایی مواد ایده‌آلی که بتوانند میزبان اسکایرمیون‌ها باشند و اینکه تحت چه شرایطی ساخته می‌شوند، اولویت اول برای کاربردی کردن این فناوری است. تمرکز پژوهش ما تاکنون روی این موضوع بوده است.
این گروه پژوهشی برخی مواد مغناطیسی با میدان‌های الکتریکی کوچک را که به فری مغناطیس معروف هستند، به‌عنوان بهترین گزینه شناسایی کرده است.
 اما تحقیقات بیشتری لازم است تا فناوری اسکایرمیون از نظر تجاری مقبول واقع شود. حتی تولیدکنندگانی مانند اپل یا ایسوس نیاز به زمان بیشتری دارند تا بتوانند از آن استفاده کنند.