Aalto-yliopisto

Embargo 20.1. klo 07.00 Tietokoneet haaskaavat valtavasti energiaa – nyt tutkijat kehittävät laskentaa, joka tuottaa huomattavasti vähemmän hukkalämpöä

Jaa

Aalto-yliopiston tutkijat saivat merkittävän rahoituksen rakentaakseen prototyypin laitteesta, joka kuljettaa tietoa sähkövarausten sijaan valolla ohjatuilla spinaalloilla.

Valtaosa nykyisten datakeskuksien energiankulutuksesta menee hukkalämmöksi. Nykyiset tietokoneet ovat niin suuria energiasyöppöjä, että niiden on arvioitu voivan haukata pian jopa puolet maailman energiankulutuksesta.

Aalto-yliopiston tutkijat ovat juuri saaneet merkittävän Tulevaisuuden tekijät -rahoituksen ongelman ratkaisemiseksi.

"Rakennamme prototyypin uudesta laitteesta, joka tuottaa paljon aiempaa vähemmän hukkalämpöä laskennassa ja myös mahdollisesti pystyy nykyistä paljon nopeampaan laskentaan”, sanoo professori Sebastiaan van Dijken Aalto-yliopistosta.

Nykyisten tietokoneiden toiminta perustuu sähkövarauksiin, joita kuljetetaan kapeita kanavia pitkin. Tämä tuottaa väistämättä paljon lämpöä. Tutkijoiden suunnittelema menetelmä käyttäisi tiedon kuljettamiseen spinaaltoja, jotka ovat magneettisissa materiaaleissa ilmenevä aaltomainen ilmiö.

"Koska tähän ei kuuluisi lainkaan sähkön kuljettamista, pääsisimme eroon siihen liittyvästä hukkalämmöstä ja energiatehokkuus lisääntyisi merkittävästi”, van Dijken sanoo.

Spinaalloilla on tällä hetkellä hyvin vähän kaupallisia sovelluksia, eikä niitä vielä käytetä tietokoneissa. Niiden potentiaali tietojenkäsittelylle tunnustetaan kuitenkin laajalti ja sitä tutkitaan kiivaasti. Aallon projektista ainutlaatuisen tekee se, että tutkijat aikovat saada laitteen toimimaan ohjaamalla spinaaltoja voimakkaiden valokenttien avulla nanomittakaavassa.

"Kukaan ei ole aiemmin ohjannut spinaaltoja valolla tällä tavalla", sanoo professori Päivi Törmä Aalto-yliopistosta.

Törmä ja van Dijken ovat optimistisia sen suhteen, että menetelmä voidaan saada toimimaan heidän suunnittelemallaan tavalla. Van Dijken ja hänen tutkimusryhmänsä ovat asiantuntijoita spinaaltojen manipuloinnissa. Törmä puolestaan johtaa ryhmää, jolla on vuosien kokemus työskentelystä valokenttien parissa nanomittakaavassa. Ryhmien yhteistyö johti äskettäin uuteen tapaan käyttää magnetismia valon ohjaamiseen.

"Se, mitä nyt haluamme tehdä, on pohjimmiltaan päinvastaista: haluamme käyttää valoa ohjaamaan magnetisaation dynamiikkaa", van Dijken selittää.

Törmä huomauttaa lisäksi, että nanomittakaavan valokentät ovat jo nyt menestyksekkäästi käytössä muun muassa biosensoreissa ja syövän hoidossa.

"Voimakkailla nanomittakaavan valokentillä on jo muita kaupallisia sovelluksia. Tämän pohjalta on mahdollista ennakoida, että ne voisivat olla suureksi hyödyksi myös tässä uudessa käyttötarkoituksessa.”

Massatuotantoon sopivaa teknologiaa alusta alkaen

Tutkijoiden päätavoite on kolmivuotisessa projektissa rakentaa toimiva logiikkaportti ja osoittaa sen alhainen energiankulutus. Logiikkaportit ovat tiedonkäsittelyn, ja siten myös tietokoneiden, peruselementtejä.

Tutkijat käyttävät työssään alusta asti massatuotantoon soveltuvaa teknologiaa ja etsivät alan yhteistyökumppaneita.

"On äärimmäisen tärkeää, että suomalainen teollisuus näkee varhain, millaisia teknologioita tulevaisuudessa voi olla odotettavissa", Törmä sanoo.

“Pitkään on ajateltu, että digitalisaatio edistyy lähinnä ohjelmistokehityksen kautta. Nyt myös laskennan fysikaalisen toteutuksen rajat ovat nousemassa yhä keskeisempään asemaan. Uusia oivalluksia tarvitaan.”

Tulevaisuuden tekijät -rahoitus on suuruudeltaan miljoona euroa ja se tulee Teknologiateollisuuden 100 -vuotissäätiöltä sekä Jane ja Aatos Erkon säätiöltä. Hankkeessa hyödynnetään OtaNanon kansallista tutkimusinfrastruktuuria. Tutkimusryhmät kuuluvat kansalliseen kvantti-instituuttiin (InstituteQ).

 

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Päivi Törmä
Akatemiaprofessori
Aalto-yliopisto
paivi.torma@aalto.fi
+358503826770

Sebastiaan van Dijken (englanniksi)
Professori
Aalto-yliopisto
sebastiaan.van.dijken@aalto.fi
+358503160969

Kuvat

Päivi Törmä johtaa ryhmää, joka työskentelee valokenttien parissa nanomittakaavassa. Kuva: Mikko Raskinen / Aalto-yliopisto
Päivi Törmä johtaa ryhmää, joka työskentelee valokenttien parissa nanomittakaavassa. Kuva: Mikko Raskinen / Aalto-yliopisto
Lataa
Sebastiaan Van Dijken tutkimusryhmineen ovat asiantuntijoita spinaaltojen manipuloinnissa. Kuva: Anni Hanen / Aalto-yliopisto
Sebastiaan Van Dijken tutkimusryhmineen ovat asiantuntijoita spinaaltojen manipuloinnissa. Kuva: Anni Hanen / Aalto-yliopisto
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Aalto-yliopisto
Aalto-yliopisto
PL 18000
00076 AALTO

09 47001, viestinta@aalto.fihttp://aalto.fi

Aalto-yliopistossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Rakennamme kestävää tulevaisuutta saavuttamalla läpimurtoja avainalueillamme ja niiden yhtymäkohdissa. Samalla innostamme tulevaisuuden muutoksentekijöitä ja luomme ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin. Yliopistoyhteisöömme kuuluu 12 000 opiskelijaa ja yli 4000 työntekijää, joista 400 on professoreita. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.  

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto

Miten vauhditetaan innovaatioita, saadaan ruoka riittämään ja tehdään kaupungeista vihreitä? Sustainability Science Days etsii vastauksia aikamme isoihin kestävyysongelmiin18.5.2022 08:30:00 EEST | Tiedote

Sustainability Science Days on Aalto-yliopiston ja Helsingin yliopiston vuosittain järjestämä, Suomen suurin kestävän kehityksen tiedekonferenssi. Kaksipäiväinen tapahtuma keskittyy tänä vuonna globaaleihin systeemitason ratkaisuihin esimerkiksi ruoan, kaupunkien ja hallinnon osalta.

Aalto-yliopisto perustajaosakkaaksi ekologista tekstiilikuitua kehittävään Ioncell-yhtiöön18.5.2022 07:33:57 EEST | Tiedote

Vastaperustetun yhtiön tavoitteena on kaupallistaa Ioncell®-teknologia, jonka avulla tekstiilijätteestä ja puusta voidaan valmistaa ekologisesti kestävällä tavalla korkealaatuista tekstiilikuitua. Ioncell Oy tavoittelee 10 vuoden aikana 5–10 prosentin osuutta kansainvälisestä yli 200 miljardin euron tekstiilikuitumarkkinasta, mikä toisi yhtiölle satojen miljoonien vuosittaiset lisensiointitulot.

Mediakutsu: Product Design Gala 13.5. – ekologinen kotimaisesta puusta valmistettu sähkövene, supertarkka tehdasnosturi, syötävä pakkausmateriaali ja paljon muuta9.5.2022 09:56:37 EEST | Kutsu

Aalto-yliopiston Product Development Project -kurssi (PDP) viettää tänä vuonna 25-vuotisjuhlaa. Monialaiset tiimit ovat syyskuusta lähtien paneutuneet yrityskumppanien esittämiin haasteisiin, ja Gala-tapahtumassa perjantaina 13.5. on aika näyttää tulokset ja prototyypit maailmalle. Tapahtuma on avoinna klo 9.00-17.00 kaikille kiinnostuneille, ja sinne odotetaan satoja kävijöitä sekä yliopisto- että yritysmaailmasta.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme