In den vergangenen Jahrzehnten sind Computerchips immer leistungsfähiger geworden, die Schaltkreise immer kleiner. Der Energieverbrauch hingegen sei kontinuierlich gestiegen. Denn trotz allem Fortschritt habe sich der grundlegende Aufbau der Rechenmaschinen von Anfang an niemals verändert. Die allermeisten Computer beruhen heute auf der Von-Neumann-Architektur: Das Herz ist der Prozessor. Er führt alle Berechnungen aus. Die dazu nötigen Daten befinden sich aber in einem räumlich getrennten Arbeitsspeicher. Der Austausch von Daten zwischen den beiden Komponenten lässt die Schaltkreise heiß laufen, so das Forschungszentrum in einer Pressemitteilung.
Dabei existieren Konzepte für alternative Architekturen, erklärt Stephan Menzel: „Das nennt sich Computation-in-Memory. Dabei werden die Berechnungen direkt im Speicher durchgeführt. So spart man sich die Kommunikation zwischen dem Speicher und dem Prozessor. Und das wiederum senkt den Energieverbrauch des Rechners deutlich.“ Für spezielle Anwendungen, etwa mit künstlicher Intelligenz, kann der Energiebedarf sogar bis auf rund ein Tausendstel zusammenschrumpfen.
Gemeinsam mit seinen Kolleginnen und Kollegen am Jülicher Peter Grünberg Institut (PGI-7) und an der RWTH Aachen forscht er im Rahmen der JARA-Kooperation an solchen sparsamen Bauteilen. Diese basieren nicht auf herkömmlichen Transistoren, sondern auf sogenannten Memristoren (Memory=Speicher + Resistor=Widerstand). Deren Schalteigenschaften weisen ähnliche Charakteristika auf wie die Synapsen im menschlichen Gehirn. Weitere Informationen unter https://www.fz-juelich.de/portal/DE/Presse/beitraege/2020/2020-12-10-neurotec/_node.html.
