Biți de cercetare: 23 ianuarie

Rețea neuronală bayesiană bazată pe memristor

Cercetătorii de la CEA-Leti, CEA-List și CNRS au construit un complet rețea neuronală bayesiană bazată pe memristor implementare pentru clasificarea tipurilor de înregistrări de aritmie cu incertitudine aleatorie și epistemică precisă.

În timp ce rețelele neuronale bayesiene sunt utile pentru aplicațiile de procesare senzorială bazate pe o cantitate mică de date de intrare zgomotoase, deoarece oferă o evaluare predictivă a incertitudinii, natura probabilistă înseamnă cerințe de energie și de calcul crescute din utilizarea generatoarelor de numere aleatorii, care stochează distribuțiile de probabilitate.

„Am exploatat variabilitatea intrinsecă a memristorilor pentru a stoca aceste distribuții de probabilitate, în loc să folosim generatoare de numere aleatorii”, a spus Elisa Vianello, om de știință CEA-Leti, într-un comunicat. Abordarea efectuării inferenței necesită operații masive de înmulțire și acumulare paralele (MAC). „Aceste operațiuni consumă energie atunci când sunt efectuate pe ASIC-uri bazate pe CMOS și pe matrice de porți programabile în câmp, din cauza transferului de date între procesor și memorie. În soluția noastră, folosim bare transversale de memristoare care implementează în mod natural multiplicarea dintre tensiunea de intrare și greutatea sinaptică probabilistică prin legea lui Ohm și acumularea prin legea curentă a lui Kirchhoff, pentru a reduce semnificativ consumul de energie.”

Abordarea permite cuantificarea incertitudinii, ceea ce permite rețelei să identifice situații care ar putea fi în afara datelor sale de antrenament. [1]

Memristoare hibride cu schimbare de fază

Oamenii de știință de la Universitatea din Rochester au dezvoltat întrerupătoare hibride rezistive care combină memristori și materiale cu schimbare de fază.

„Am combinat ideea unui memristor și a unui dispozitiv cu schimbare de fază într-un mod care poate depăși limitările oricărui dispozitiv”, a spus Stephen M. Wu, profesor asistent de inginerie electrică și computerizată și de fizică la Rochester. într-o eliberare. „Facem un dispozitiv memristor cu două terminale, care conduce un tip de cristal la un alt tip de fază de cristal. Aceste două faze de cristal au rezistență diferită pe care apoi o poți stoca ca memorie.”

Prin încordarea materialelor 2D, acestea se pot afla într-un punct între două faze cristaline diferite și pot fi împinse în orice direcție cu o putere relativ mică.

„L-am proiectat prin întinderea materialului într-o direcție și comprimându-l într-o altă direcție”, a continuat Wu. „Făcând asta, sporești performanța cu ordine de mărime. Văd o cale în care acest lucru ar putea ajunge în computerele de acasă ca o formă de memorie ultra-rapidă și ultra-eficientă. Acest lucru ar putea avea implicații mari pentru calcul în general.” [2]

Dispozitiv memristiv pe bază de argint

Cercetătorii de la Universitatea Sahmyook și Universitatea Yonsei propun utilizarea unui peliculă subțire de calcogenură cu dispersie de argint pentru comutarea rezistenței în dispozitivele memristive.

„Dispozitivul nostru memristiv difuz pe bază de Ag într-o peliculă subțire de calcogenură arată un consum redus de energie și imită procesarea paralelă a creierului uman. Acest lucru îl face potrivit pentru implementare în matrice transversale și a atins o rată de recunoaștere de ~92% în baza de date de recunoaștere a cifrelor scrise de mână MNIST (Institutul Național Modificat de Standarde și Tehnologie), a declarat Min Kyu Yang, profesor la Universitatea Sahmyook, într-o declarație. .

Dispozitivul nu necesită curent electric pentru a induce schimbări chimice înainte de fabricare sau exploatare și a demonstrat atât menținerea stării, cât și rezistența fiabilă într-un mediu de 85°C timp de 2 ore. [3]

Referinte

[1] Bonnet, D., Hirtzlin, T., Majumdar, A. et al. Aducerea cuantificării incertitudinii la marginea extremă cu rețele neuronale bayesiene bazate pe memristor. Nat Commun 14, 7530 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-43317-9

[2] Hou, W., Azizimanesh, A., Dey, A. și colab. Ingineria tulpinilor a memristoarelor verticale cu schimbare de fază a ditelururii de molibden. Nat Electron (2023). https://doi.org/10.1038/s41928-023-01071-2

[3] Su Yeon Lee, Jin Joo Ryu, Hyun Kyu Seo, Hyunchul Sohn, Gun Hwan Kim, Min Kyu Yang, medii de calcogenă cu dispersie de Ag pentru memristor electronic ușor activat, Applied Surface Science, volumul 644, 2024, 158747, ISSN 0169 -4332, https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.158747