Under de senaste decennierna har datorer har sett dramatiska framsteg i processorkraften; dock, även de mest avancerade datorerna är relativt rudimentära i jämförelse med den mänskliga hjärnans komplexitet och kapacitet.

Forskare vid US Army Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory säger att detta kan förändras när de strävar efter att designa datorer inspirerade av den mänskliga hjärnans neurala struktur.

Som en del av ett samarbete med Lehigh University, Arméforskare har identifierat en designstrategi för utveckling av neuromorfa material.

"Neuromorfa material är ett namn som ges till materialkategorierna eller kombinationen av material som ger både dator- och minnesförmåga i enheter, "sade doktor Sina Najmaei, en forskare och elingenjör vid laboratoriet.

Najmaei och hans kollegor publicerade ett papper, "Dynamiskt omkonfigurerbara elektroniska och fononiska egenskaper i interkalerad Hafnium Disulfide (HfS2), "i maj 2020 -numret av Material idag .

Det neuromorfa datorkonceptet är en in-memory-lösning som lovar storleksminskningar i energiförbrukning jämfört med konventionella transistorer, och är lämplig för komplex dataklassificering och behandling. Den begränsade energieffektiviteten i konventionella transistorer är en grundläggande teknikbrist som hindrar framtida framsteg inom datorer.

Neuromorf materialforskning som genomförts under de senaste 10 åren har fokuserat på att förstå de unika egenskaperna hos 2-D-material och deras van der Waals flerskiktade strukturer.

"Fynden visar stort löfte för dessa material i elektroniska applikationer, men också visa de unika gränssnitten i dessa material ger en oöverträffad möjlighet för design av materialegenskaper, "Sa Najmaei.

Under de senaste fyra åren har laget genomförde en satsning fokuserad på konstruktion av materialegenskaper för högpresterande elektroniska applikationer.

"Vår forskning ledde till vår Material idag papper, som utökar denna strävan att utforma omkonfigurerbara egenskaper i dessa material baserat på van der Waal/organometalliska hybridsystem och neuromorf materialdesign, "Sa Najmaei.

Neuromorf databehandling bearbetar information med hjälp av nya datormodeller som liknar hjärnans kognitiva processer.

"För att bearbeta och göra rationella slutsatser från input, information och ett nytt dataparadigm behövs, "Sa Najmaei." Neuromorf maskinvara med inbyggda datormöjligheter lovar att överbrygga detta ständigt växande teknikgap. "

Denna forskning är en viktig språngbräda mot utveckling av in-memory computing i hybrid-enheter med unika funktionella egenskaper för integration i kognitiva sensoriska enheter och övervinner betydande tekniska utmaningar som hindrar en bottom-up-strategi för effektivisering av hjärninspirerad datorhårdvara, han sa.

Om forskarna i slutändan kan utveckla en dator som kan bete sig som hjärnan, det skulle vara oerhört användbart för krigsmannen, Sa Najmaei.

Neuromorf beräkning, som ett nervsystem, skulle erbjuda datorkapacitet komplett med förmåner, såsom robusthet mot skador, förmåga att lära sig, anpassningsförmåga till förändring och andra. Det skulle ha potential att minska operativ effekt med en storlek på 1, 000 till 1 miljon gånger i jämförelse med dagens dataparadigm.

Denna bearbetningsnivå skulle vara mycket önskvärd för bildigenkänning i autonoma system, och för artificiell intelligens i allmänhet. Med tanke på betydelsen av AI och autonoma system i modern krigföring, neuromorf beräkning kan mycket väl vara en hörnsten för ett brett spektrum av framtida språngfärdiga krigsmöjligheter, Sa Najmaei.