Inżynierowie z MIT opracowali nowy rodzaj sztucznej synapsy, która jest niezwykle energooszczędna i ultraszybka, przetwarzając dane milion razy szybciej niż synapsy w ludzkim mózgu.
Kluczem jest konstrukcja analogowa, która przemieszcza protony zamiast elektronów. Mózg człowieka jest najpotężniejszym procesorem na świecie, dzięki unikalnej strukturze neuronów i synaps. Naśladowanie tej analogowej konfiguracji może stworzyć mocniejsze komputery, które oszczędzają czas i energię, wykonując operacje w tandemie i przetwarzając dane w pamięci, zamiast przenosić je między różnymi komponentami. Sieci neuronowe wykorzystują tę zasadę, ale mają własne ograniczenia sprzętowe.
Teraz zespół z MIT mógł złamać jedno z tych ograniczeń. Badacze opracowali nowy typ programowalnego rezystora, który jest budulcem procesorów analogowych. Przewodność tych urządzeń można w razie potrzeby przełączyć na przewodzenie lub blokowanie jonów, a szereg tych rezystorów umożliwia przetwarzanie i przesyłanie informacji jak naturalne neurony i synapsy.
W tym przypadku zespół wprowadził kilka ulepszeń do formuły. Po pierwsze, rezystory przewodzą protony, najmniejsze jony, które z niewielką pomocą mogą poruszać się z zawrotną prędkością. Ale główną zmianą jest stały elektrolit, który został zrobiony ze szkła fosfokrzemianowego (PSG) – zasadniczo dwutlenku krzemu z niewielką domieszką fosforu. Stwierdzono, że ten nieorganiczny materiał ma wysoką przewodność protonową w temperaturze pokojowej, dzięki swoim nanoskalowym porom, które umożliwiają protonom przechodzenie przez nie blokując elektrony.
Po przyłożeniu silnego pola elektrycznego o napięciu do 10 woltów protony przeskakują przez stos urządzeń z prędkością błyskawicy. To sprawia, że procesor analogowy może przesyłać dane milion razy szybciej niż poprzednie wersje – w tym synapsy ludzkiego mózgu.
Co ważne, nawet przy całej tej energii, która przez niego przepływa, rezystor nie psuje się w ciągu milionów cykli, ponieważ mniejszy rozmiar i masa protonów sprawia, że nie uszkadzają one materiału. A ponieważ PSG jest izolatorem przed elektronami, przez urządzenie przepływa bardzo mało prądu elektrycznego, utrzymując je w niskiej temperaturze i tym samym zmniejszając zużycie energii.
Naukowcy planują ulepszyć projekt, aby móc produkować te rezystory w większych ilościach, aby produkować ich macierze – w efekcie chcą zobaczyć, jak współpracują ze sobą. Może to ostatecznie doprowadzić do znacznie szybszych typów komputerów.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Science.
➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!
źródło: MIT | New Atlas
Od 2005 roku zajmuję się komunikacją internetową i e-marketingiem, jestem pasjonatem urządzeń mobilnych oraz nowych technologii – i nie waham się ich używać.