Καλύτερες μνήμες για υπολογιστές που μοιάζουν με εγκεφάλους

TSUKUBA, Ιαπωνία, 15 Μαΐου 2021 - (ACN Newswire) - Οι επιστήμονες γίνονται καλύτεροι στο να φτιάχνουν διασταυρώσεις που μοιάζουν με νευρώνες για υπολογιστές που μιμούνται την τυχαία επεξεργασία, αποθήκευση και ανάκληση πληροφοριών του ανθρώπινου εγκεφάλου. Ο Fei Zhuge της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών και οι συνεργάτες του εξέτασαν τις τελευταίες εξελίξεις στο σχεδιασμό αυτών των «memristors» για το περιοδικό Science and Technology of Advanced Materials.

Οι υπολογιστές εφαρμόζουν προγράμματα τεχνητής νοημοσύνης για να ανακαλέσουν πληροφορίες που είχαν μάθει στο παρελθόν και να κάνουν προβλέψεις. Αυτά τα προγράμματα είναι εξαιρετικά ενεργοβόρα και χρονοβόρα: συνήθως, τεράστιοι όγκοι δεδομένων πρέπει να μεταφέρονται μεταξύ χωριστής μνήμης και μονάδων επεξεργασίας. Για να λύσουν αυτό το ζήτημα, οι ερευνητές ανέπτυξαν υλικό υπολογιστή που επιτρέπει πιο τυχαία και ταυτόχρονη μεταφορά και αποθήκευση πληροφοριών, όπως και ο ανθρώπινος εγκέφαλος.

Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα σε αυτούς τους «νευρομορφικούς» υπολογιστές περιλαμβάνουν memristors που μοιάζουν με τις συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων που ονομάζονται συνάψεις. Η ενέργεια ρέει μέσω ενός υλικού από το ένα ηλεκτρόδιο στο άλλο, όπως ένας νευρώνας που εκπέμπει ένα σήμα μέσω της σύναψης στον επόμενο νευρώνα. Οι επιστήμονες βρίσκουν τώρα τρόπους για να συντονίσουν καλύτερα αυτό το ενδιάμεσο υλικό, ώστε η ροή πληροφοριών να είναι πιο σταθερή και αξιόπιστη.

«Τα οξείδια είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα υλικά στα memristors», λέει ο Zhuge. «Αλλά τα μεμρίστορ οξειδίου έχουν μη ικανοποιητική σταθερότητα και αξιοπιστία. Οι υβριδικές δομές που βασίζονται σε οξείδια μπορούν να το βελτιώσουν αποτελεσματικά».

Τα μεμρίστορ κατασκευάζονται συνήθως από ένα υλικό με βάση οξείδιο που βρίσκεται ανάμεσα σε δύο ηλεκτρόδια. Οι ερευνητές έχουν καλύτερα αποτελέσματα όταν συνδυάζουν δύο ή περισσότερα στρώματα διαφορετικών υλικών με βάση το οξείδιο μεταξύ των ηλεκτροδίων. Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω του δικτύου, προκαλεί ιόντα να παρασυρθούν μέσα στα στρώματα. Οι κινήσεις των ιόντων αλλάζουν τελικά την αντίσταση του memristor, η οποία είναι απαραίτητη για την αποστολή ή διακοπή ενός σήματος μέσω της διασταύρωσης.

Τα μεμρίστορ μπορούν να ρυθμιστούν περαιτέρω αλλάζοντας τις ενώσεις που χρησιμοποιούνται για τα ηλεκτρόδια ή ρυθμίζοντας τα ενδιάμεσα υλικά που βασίζονται σε οξείδια. Ο Zhuge και η ομάδα του αναπτύσσουν επί του παρόντος οπτοηλεκτρονικούς νευρομορφικούς υπολογιστές που βασίζονται σε οπτικά ελεγχόμενα μεμρίστορ οξειδίων. Σε σύγκριση με τα ηλεκτρονικά memristors, τα φωτονικά αναμένεται να έχουν υψηλότερες ταχύτητες λειτουργίας και χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας. Θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή τεχνητών οπτικών συστημάτων επόμενης γενιάς με υψηλή υπολογιστική απόδοση.

Περαιτέρω πληροφορίες
Fei Zhuge
Κινεζική Ακαδημία Επιστημών
Email:

About Science and Technology of Advanced Materials Journal (STAM)
Το περιοδικό Open Access STAM δημοσιεύει εξαιρετικά ερευνητικά άρθρα σε όλες τις πτυχές της επιστήμης των υλικών, συμπεριλαμβανομένων των λειτουργικών και δομικών υλικών, των θεωρητικών αναλύσεων και των ιδιοτήτων των υλικών.

Δρ Yoshikazu Shinohara
Διευθυντής εκδόσεων STAM
Email:

Δελτίο τύπου που διανεμήθηκε από την ResearchSEA για την Επιστήμη και την Τεχνολογία των Προηγμένων Υλικών.

Θέμα: Έρευνα και ανάπτυξη

πηγή: Επιστήμη και Τεχνολογία Προηγμένων Υλικών
Τομείς: Νανοτεχνολογία

https://www.acnnewswire.com

Από το δίκτυο εταιρικών ειδήσεων της Ασίας

Πνευματικά δικαιώματα © 2021 ACN Newswire. Ολα τα δικαιώματα διατηρούνται. Ένα τμήμα του δικτύου εταιρικών ειδήσεων της Ασίας.

Πηγή: http://www.acnnewswire.com/press-release/english/66672/