Большинство из нас знакомы с четырьмя классическими состояниями материи – твердым, жидким, газообразным и плазменным, – но существует целый мир экзотических состояний. Теперь физики из университетов Radboud и Uppsala определили новую модель под названием “самоиндуцированное спиновое стекло (self-induced spin glass)", которая может быть использована для создания новых платформ искусственного интеллекта.
Магнетизм обычно возникает, когда электроны в атомах материала вращаются в одном и том же направлении. Но в спиновом стекле атомные магниты не имеют никакого порядка, все вращаются в случайных направлениях. "Стеклянная" часть названия происходит от сходства с тем, как атомы расположены аморфно в куске обычного старого стекла.
До сих пор спиновые стекла были найдены только в некоторых сплавах, но теперь исследователи обнаружили, что это состояние происходит естественным образом в чистом элементе неодим. Чтобы отличить его от версии сплава, они назвали новое состояние самоиндуцированным спиновым стеклом.
Неодим уже хорошо известен тем, что обладает некоторыми странными магнитными свойствами, поэтому команда исследовала его с помощью сканирующей туннельной микроскопии (STM). При этом они обнаружили, что атомные спины в неодиме вращаются подобно спирали, и даже более странно, что все они делают это с разной скоростью, что означает, что форма этой спирали постоянно меняется.
"(STM) позволяет нам видеть структуру отдельных атомов, и мы можем различить Северный и Южный полюсы атомов”, - говорит Даниэль Вегнер (Daniel Wegner), автор исследования. "Благодаря этому прогрессу в области высокоточной визуализации мы смогли обнаружить поведение неодима, поскольку мы смогли устранить невероятно небольшие изменения в магнитной структуре. Это не легко сделать."
Команда говорит, что это наблюдение подразумевает, что неодим может быть не единственным самоиндуцированным спиновым стеклом – такое поведение может скрываться и в других элементах. Что касается того, для чего он может быть использован, исследователи предполагают, что нейроноподобное поведение может помочь в будущих системах искусственного интеллекта.
"Сложная эволюция неодима может быть платформой для имитации базового поведения, используемого в искусственном интеллекте", - говорит Александр Хаджетурян (Alexander Khajetoorians), автор исследования. "Все сложные паттерны, которые могут быть сохранены в этом материале, могут быть связаны с распознаванием изображений. Вы никогда не смогли бы построить компьютер, вдохновленный мозгом, с простыми магнитами, но материалы с таким сложным поведением могут быть подходящими кандидатами.”
Самоиндуцированное спиновое стекло присоединяется к постоянно растущему телу экзотических состояний материи, таких как сверхтвердые тела, экситоний, кристаллы времени и жидкости с отрицательной массой.
