桑迪亚国家实验室的一个团队与密歇根大学的合作者一起，在同行评审期刊《高级材料》上发表了一篇论文，其中详细介绍了一种新方法，这种方法将为计算机芯片提供更高的处理能力，从而为机器学习应用提供动力。通过模拟仓储设备中常见的室内涂料材料，可以实现高能效的机器推理操作。

桑迪亚材料科学家亚历克塔林解释说：“氧化钛是最常用的材料之一。你买的每一种油漆都含有氧化钛。这种材料既便宜又无毒。”“这是一种氧化物，那里已经有氧气了。但是，如果取出来，就会产生所谓的氧空位。原来，当氧空位产生时，这种材料就会导电。”

这些氧空位现在可以存储电子数据，从而为几乎任何设备提供更多的计算能力。塔林和他的团队将计算机芯片加热到高于302华氏度(150摄氏度)的氧化钛涂层，以产生氧空位，并使用电化学方法从材料中分离出一些氧分子并产生空位。

目前，计算机通常通过在一个位置存储数据并在另一个位置处理数据来工作。这意味着计算机必须不断地将数据从一个地方传输到另一个地方，这浪费了能源和计算能力。

本文主要作者李义阳是美国桑迪亚大学杜鲁门研究员，现任密歇根大学材料科学助理教授。他解释了他们的过程如何彻底改变计算机的工作方式。

李说：“我们需要做的是把加工和储存放在同一个地方。”“新功能是我们可以以可预测和可重复的方式做到这一点。”

他和塔林都认为，使用氧空位作为一种方法可以帮助机器学习克服阻碍其发展的一个主要障碍——功耗。

“如果我们尝试机器学习，会耗费大量精力，因为你在移动中不断学习，而机器学习的障碍之一就是功耗。”“如果你拥有一辆自动驾驶汽车，做出驾驶决策将消耗大量能量来处理所有输入。如果我们能为计算机芯片创造替代材料，它们将能够更有效地处理信息，节约能源，并大量处理更多数据。”

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