Kriogeninėje kameroje tvyro 4,2 Kelvino temperatūra – skysto helio okeanas, kuriame skęsta neuromorfinio procesoriaus šerdis. Tai nėra silicio litografijos tęsinys; tai 2,4 metro skersmens sferinis kriostatas, kurį sukonstravo IBM tyrėjų grupė, vadovaujama dr. Dario Gil, siekdama suvaldyti sinapsinį svorį fazių virsmų medžiagose. Čia operuojama ne šviesos bangomis, o faziniais pokyčiais tarp amorfinės ir kristalinės būsenų, kur kiekvienas perjungimas reikalauja 150 pikodžaulių energijos.
Viduje esantys chakoalkogenidų junginiai patiria pastovų mechaninį stresą, nes fazių virsmo metu medžiaga plečiasi ir traukiasi 0,5 procento savo tūrio. Šis nuolatinis struktūrinis kvėpavimas sukelia mikroskopinius įtrūkimus, kurie po 10 milijardų ciklų tampa negrįžtamu laidumo praradimu. Inžinieriai stebi, kaip 300 megapaskalių vidinis įtempis veikia substrato stabilumą, žinodami, kad medžiagos nuovargis yra ne išvengiamas šalutinis poveikis, o pagrindinė sistemos gyvavimo trukmės riba.
Dr. Gil komanda pasirinko šią architektūrą ne dėl estetikos, o dėl būtinybės išvengti von Neumann'o butelio kaklelio, kurį sukelia duomenų perdavimas tarp atminties ir procesoriaus. Tačiau ekonominis spaudimas reikalavo spartesnio prototipavimo, todėl buvo priimtas sprendimas naudoti ne optimalius monokristalinius sluoksnius, o polikristalines struktūras, kurios turi žemesnę fazių perėjimo temperatūrą. Tai leido sutaupyti 40 procentų gamybos kaštų, tačiau padidino triukšmo lygį signalo perdavimo magistralėse iki 12 decibelų.
Kiekvienas neuromorfinis branduolys yra 12 milimetrų kvadrato dydžio, kuriame integruota 8 milijonai dirbtinių sinapsių. Šios sinapsės veikia kaip kintamieji rezistoriai, kurių varža priklauso nuo jų istorijos, tačiau 0,7 nanoampero nuotėkio srovė priverčia sistemą nuolat atlikti rekalibravimą. Kai šis srovės nutekėjimas viršija 0,9 nanoampero, sistema pradeda kaupti klaidas, kurios dauginasi eksponentiškai, kol galiausiai pasiekia kritinį 85 procentų tikslumo slenkstį.
Vieną antradienį, susidūręs su artėjančiu finansinio ketvirčio uždarymu, vyresnysis medžiagų inžinierius priėmė sprendimą ignoruoti 0,05 procento didesnį nei leistina defektų tankį substrate, tikėdamasis, kad klaidų korekcijos algoritmai tai kompensuos. Tai buvo klaida: per pirmas 100 operacinių valandų defektas išplito, sugadindamas viso procesoriaus adresavimo matricą. Šis nutikimas patvirtino, kad neuromorfinė architektūra yra itin jautri pradiniam medžiagos grynumui, o bet koks bandymas „aplenkti“ fizikos dėsnius per programinę įrangą baigiasi sistemos degradacija.
Fotoniniai jutikliai, integruoti tiesiogiai į aušinimo grandinę, fiksuoja 0,001 Kelvino svyravimus, kurie yra gyvybiškai svarbūs fazių virsmų stabilumui. Jei temperatūra nukrypsta daugiau nei 0,01 Kelvino, medžiagos atminties savybės tampa neprognozuojamos, o dirbtinės sinapsės praranda gebėjimą išlaikyti savo būseną. Šis termodinaminis jautrumas yra didžiausia kliūtis komerciniam pritaikymui, nes reikalauja sudėtingos ir brangios izoliacijos, kuri užima 60 procentų visos įrenginio erdvės.
Dabar kiekvienas procesoriaus modulis yra testuojamas 500 valandų stresinėje aplinkoje prieš montuojant jį į pagrindinį superkompiuterio mazgą. Ši procedūra yra būtina, siekiant išvengti ankstyvojo fazių perėjimo medžiagos „išdegimo“, kuris įvyksta, kai dėl per didelio srovės tankio 200 amperų kvadratiniame centimetre ribose atsiranda lokalūs lydymosi židiniai. Niekas nebeturi iliuzijų apie šios technologijos patikimumą – tai nuolatinė kova su entropija, kurioje pergalė matuojama tik operacijų skaičiumi iki komponento mirties.
Atsarginio kriogeninio modulio kaina siekia 850 tūkstančių eurų, o jo keitimas kartu su sistemos perkalibravimu trunka 96 valandas. Ši prastova yra suplanuota į kasmetinį techninio aptarnavimo ciklą, kurį atlieka specializuota technikų komanda, siekdama išvengti nenumatytų finansinių nuostolių dėl staigaus neuromorfinio tinklo „atminties praradimo“. Tai yra šalta, ekonominė realybė: 1,5 proc. sistemos prastovos per metus yra laikoma optimalia riba, užtikrinančia investicijų grąžą.