Ученым удалось воспроизвести функцию нейронов в полупроводнике

Развитие современной микроэлектроники обычно достигается за счет сокращения размеров транзисторов для микрочипов. Но этот процесс не может продолжаться бесконечно — требуются новые подходы. Один из них основан на имитации работы мозга и сочетает обработку и хранение данных в искусственном нейроне. Международная группа ученых впервые успешно воспроизвела функции нейронов в полупроводниковом материале. Это открывает дорогу к созданию компьютеров совершенно нового типа.

Международная группа ученых из шести университетов смоделировала свойства нейронов и модифицировала классические полевые транзисторы, чтобы получить нейротранзисторы. Особенность такой архитектуры заключается в одновременном хранении и обработке информации внутри одного устройства, пишет Science Daily.

«Мы использовали вязкую субстанцию — так называемый золь-гель — для создания обычной кремниевой подложки с цепями. Этот полимер затвердевает и становится пористой керамикой, — объясняет профессор материаловедения Джанарелио Куниберти из Технологического университета Дрездена. — Между порами движутся ионы. Они тяжелее электронов и медленнее возвращаются на свои места после возбуждения. Эта задержка, или гистерезис и вызывает эффект накопления».

Это решающий фактор в функционировании нейротранзистора. Чем больше отдельный транзистор возбужден, тем скорее он откроется и пропустит ток. Связи укрепляются, и система учится, говорят ученые.

Исследователи подчеркивают, что компьютер, созданный на базе таких вот транзисторов, будет непригоден для выполнения математических операций: они скорее будут производить оценку, чем вычисления. Зато они станут более умными. К примеру, робот с таким процессором научится ходить, хватать предметы, распознавать связи между объектами — и все это без какой-либо программы. Благодаря своей пластичности как у человеческого мозга нейроморфный компьютер сможет адаптироваться к изменяющимся условиям и решать сложные задачи.

Недавно инженеры MIT представили «мозг на чипе» с десятками тысяч искусственных синапсов или мемристоров. Их можно встроить в небольшие портативные устройства для выполнения сложных вычислений, на которые сегодня способны только суперкомпьютеры.