Forskare har tagit ett avgörande steg mot att låsa upp datorns "heliga gral" - mikrochips som efterliknar hur den mänskliga hjärnan fungerar för att lagra och bearbeta information.

Ett forskargrupp, inklusive professor C. David Wright från University of Exeter, har gjort ett banbrytande genombrott genom att utveckla fotoniska datorchips - som använder ljus snarare än elektricitet - som imiterar hur hjärnans synapser fungerar.

Arbetet, utförd av forskare från Oxford, Münster och Exeter universitet, kombinerade fasförändringsmaterial-som vanligtvis finns i hushållsartiklar, till exempel omskrivbara optiska skivor-med specialdesignade integrerade fotoniska kretsar för att leverera ett biologiskt liknande synaptiskt svar.

Avgörande, deras fotoniska synapser kan arbeta med tusen gånger snabbare hastigheter än den hos den mänskliga hjärnan. Teamet tror att forskningen kan bana väg för en ny datorålder, där maskiner arbetar och tänker på ett liknande sätt som den mänskliga hjärnan, samtidigt som man utnyttjar hastigheten och energieffektiviteten hos fotoniska system.

Forskningen publiceras i Vetenskapliga framsteg på onsdag, 27 september 2017.

Professor Harish Bhaskaran från Oxford University och som ledde teamet sa "Utvecklingen av datorer som fungerar mer som den mänskliga hjärnan har varit en helig graal av forskare i decennier. Via ett nätverk av neuroner och synapser kan hjärnan bearbeta och lagra stora mängder information samtidigt, använder bara några tiotals watt effekt. Konventionella datorer kan inte komma i närheten av denna typ av prestanda. "

Professor C David Wright, medförfattare från University of Exeter, förklarade också:"Elektroniska datorer är relativt långsamma, och ju snabbare vi gör dem desto mer kraft förbrukar de. Konventionella datorer är också ganska "dumma", med ingen av den inbyggda inlärnings- och parallella bearbetningsförmågan hos den mänskliga hjärnan. Vi hanterar båda dessa frågor här - inte bara genom att utveckla inte bara nya hjärnliknande datorarkitekturer, men också genom att arbeta inom den optiska domänen för att utnyttja de enorma hastighets- och effektfördelarna med den kommande kiselfotonikrevolutionen. "

Professor Wolfram Pernice, en medförfattare till artikeln från universitetet i Münster tillade:"Eftersom synapser överstiger neuroner i hjärnan med cirka 10, 000 till 1, vilken hjärnliknande dator som helst måste kunna replikera någon form av synaptisk efterlikning. Det är vad vi har gjort här. "

'On-chip fotonisk synaps' av Zengguang Cheng, Carlos Rios, Wolfram Pernice, C David Wright och Harish Bhaskaran publiceras i Vetenskapliga framsteg .