Memristori migliori per l'elaborazione simile al cervello

TSUKUBA, Giappone, 15 maggio 2021 - (ACN Newswire) - Gli scienziati stanno migliorando nel creare giunzioni simili a neuroni per computer che imitano l'elaborazione, l'archiviazione e il richiamo casuale delle informazioni del cervello umano. Fei Zhuge dell'Accademia cinese delle scienze e colleghi hanno esaminato gli ultimi sviluppi nella progettazione di questi "memristor" per la rivista Science and Technology of Advanced Materials.

I computer applicano programmi di intelligenza artificiale per richiamare informazioni apprese in precedenza e fare previsioni. Questi programmi sono estremamente dispendiosi in termini di energia e tempo: in genere, grandi volumi di dati devono essere trasferiti tra memorie separate e unità di elaborazione. Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno sviluppato hardware per computer che consente il trasferimento e l'archiviazione delle informazioni più casuali e simultanei, proprio come il cervello umano.

I circuiti elettronici in questi computer "neuromorfici" includono memristor che assomigliano alle giunzioni tra neuroni chiamate sinapsi. L'energia scorre attraverso un materiale da un elettrodo all'altro, proprio come un neurone che invia un segnale attraverso la sinapsi al neurone successivo. Gli scienziati stanno ora trovando modi per mettere a punto meglio questo materiale intermedio in modo che il flusso di informazioni sia più stabile e affidabile.

"Gli ossidi sono i materiali più utilizzati nei memristor", afferma Zhuge. “Ma i memristor di ossido hanno stabilità e affidabilità insoddisfacenti. Le strutture ibride a base di ossido possono effettivamente migliorare questo aspetto ".

I memristori sono generalmente costituiti da un materiale a base di ossido inserito tra due elettrodi. I ricercatori stanno ottenendo risultati migliori quando combinano due o più strati di diversi materiali a base di ossido tra gli elettrodi. Quando una corrente elettrica scorre attraverso la rete, induce gli ioni a spostarsi all'interno degli strati. I movimenti degli ioni alla fine cambiano la resistenza del memristor, che è necessaria per inviare o fermare un segnale attraverso la giunzione.

I memristori possono essere ulteriormente sintonizzati cambiando i composti usati per gli elettrodi o regolando i materiali intermedi a base di ossido. Zhuge e il suo team stanno attualmente sviluppando computer neuromorfici optoelettronici basati su memristor di ossido controllati otticamente. Rispetto ai memristori elettronici, ci si aspetta che quelli fotonici abbiano velocità di funzionamento più elevate e un minor consumo di energia. Potrebbero essere usati per costruire sistemi visivi artificiali di prossima generazione con un'elevata efficienza di calcolo.

Ulteriori informazioni
Fei Zhuge
Accademia Cinese delle Scienze
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Dott. Yoshikazu Shinohara
Direttore della pubblicazione STAM
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Comunicato stampa distribuito da ResearchSEA per Science and Technology of Advanced Materials.

Argomento: ricerca e sviluppo

Fonte: Scienza e tecnologia dei materiali avanzati
Settori: Nanotecnologia

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