Kredit:University of Texas i Austin
Datorer som tänker mer som mänskliga hjärnor närmar sig mainstream adoption. Men många obesvarade frågor kvarstår. Bland de mest pressande, vilka typer av material kan fungera som de bästa byggstenarna för att frigöra potentialen hos denna nya datorstil.
För de flesta traditionella datorenheter är kisel fortfarande guldstandarden. Det finns dock en rörelse för att använda mer flexibla, effektiva och miljövänliga material för dessa hjärnliknande enheter.
I en ny artikel utvecklade forskare från University of Texas i Austin synaptiska transistorer för hjärnliknande datorer med hjälp av det tunna, flexibla materialet grafen. Dessa transistorer liknar synapser i hjärnan, som förbinder neuroner med varandra.
"Datorer som tänker som hjärnor kan göra så mycket mer än dagens enheter", säger Jean Anne Incorvia, biträdande professor vid Cockrell School of Engineerings avdelning för el- och datoringenjör och huvudförfattare på tidningen som publicerades idag i Nature Kommunikation . "Och genom att efterlikna synapser kan vi lära dessa enheter att lära sig i farten, utan att kräva enorma träningsmetoder som tar så mycket kraft."
Undersökningen
En kombination av grafen och nafion, ett polymermembranmaterial, utgör ryggraden i den synaptiska transistorn. Tillsammans visar dessa material viktiga synaptiska beteenden - viktigast av allt, förmågan för vägarna att stärkas över tiden eftersom de används oftare, en typ av neurala muskelminne. Inom datoranvändning innebär detta att enheter kommer att kunna bli bättre på uppgifter som att känna igen och tolka bilder över tiden och göra det snabbare.
En annan viktig upptäckt är att dessa transistorer är biokompatibla, vilket innebär att de kan interagera med levande celler och vävnad. Det är nyckeln för potentiella tillämpningar i medicinsk utrustning som kommer i kontakt med människokroppen. De flesta material som används för dessa tidiga hjärnliknande enheter är giftiga, så de skulle inte kunna komma i kontakt med levande celler på något sätt.
Varför det är viktigt
Med nya högteknologiska koncept som självkörande bilar, drönare och robotar når vi gränserna för vad kiselchips effektivt kan göra när det gäller databehandling och lagring. För dessa nästa generations teknologier behövs ett nytt datorparadigm. Neuromorfa enheter efterliknar bearbetningsförmågan hos hjärnan, en kraftfull dator för uppslukande uppgifter.
"Biokompatibilitet, flexibilitet och mjukhet hos våra artificiella synapser är väsentligt", säger Dmitry Kireev, en postdoktoral forskare som var med och ledde projektet. "I framtiden föreställer vi oss deras direkta integration med den mänskliga hjärnan, vilket banar väg för futuristiska hjärnproteser."
Kommer det verkligen att hända?
Neuromorfa plattformar börjar bli vanligare. Ledande chiptillverkare som Intel och Samsung har antingen redan producerat neuromorfa chip eller håller på att utveckla dem. Men nuvarande chipmaterial sätter begränsningar för vad neuromorfa enheter kan göra, så akademiska forskare arbetar hårt för att hitta det perfekta materialet för mjuka hjärnliknande datorer.
"Det är fortfarande ett stort öppet utrymme när det kommer till material; det har inte begränsats till nästa stora lösning att prova," sa Incorvia. "Och det kanske inte begränsas till bara en lösning, med olika material som är mer meningsfulla för olika applikationer." + Utforska vidare
