Datorbitar är binära, med ett värde på noll eller ett. Däremot, neuroner i hjärnan kan ha många inre tillstånd, beroende på vilken input de får. Detta gör att hjärnan kan bearbeta information på ett mer energieffektivt sätt än en dator. Fysiker vid University of Groningen (UG) arbetar med memristorer gjorda av niob-dopat strontiumtitanat, som efterliknar neurons funktion. Deras resultat publicerades i Journal of Applied Physics den 21 oktober.

UG -forskare Anouk Goossens, tidningens första författare, testade memristorer gjorda av niob-dopat strontiumtitanat. Konduktiviteten hos memristorerna styrs av ett elektriskt fält på ett analogt sätt:"Vi använder systemets förmåga att växla motstånd. Genom att applicera spänningspulser, vi kan kontrollera motståndet, och med hjälp av en låg spänning läser vi av strömmen i olika tillstånd. Pulsens styrka bestämmer motståndet i enheten. Vi har visat att ett motståndskvot på minst 1000 är realiserbart. Vi mätte sedan vad som hände över tiden. "Goossens var särskilt intresserad av motståndsstaternas tidsdynamik.

Hon observerade att varaktigheten av pulsen med vilken motståndet bestämdes bestämde hur länge minnet varade. Detta kan vara mellan en till fyra timmar för pulser som varar mellan en sekund och två minuter. Vidare, hon fann att efter 100 kopplingscykler, materialet visade inga tecken på trötthet.

"Det finns olika saker du kan göra med det här, "säger Goossens." Genom att 'lära' enheten på olika sätt, använder olika pulser, vi kan ändra dess beteende. "

Det faktum att motståndet förändras över tid kan också vara användbart. "Dessa system kan glömma, precis som hjärnan. Det tillåter mig att använda tiden som en variabel parameter. "Dessutom, enheterna som Goossens tillverkade kombinerar både minne och bearbetning i en enhet, vilket är mer effektivt än traditionell datorarkitektur där lagring (på magnetiska hårddiskar) och bearbetning (i CPU) separeras.

Goossens genomförde de experiment som beskrivs i artikeln under ett forskningsprojekt som en del av Master i nanovetenskapsprogrammet vid University of Groningen. Goossens forskningsprojekt ägde rum inom gruppen studenter som övervakades av Dr. Tamalika Banerjee från Spintronics of Functional Materials. Hon är nu doktorand. student i samma grupp.

Innan du bygger hjärnliknande kretsar med hennes enhet, Goossens planerar att genomföra experiment för att förstå vad som händer i materialet. "Om vi ​​inte vet exakt hur det fungerar, vi kan inte lösa några problem som kan uppstå i dessa kretsar. Så vi måste förstå materialets fysiska egenskaper - vad gör det, och varför?"

Frågor som Goossens vill besvara inkluderar vilka parametrar som påverkar de tillstånd som uppnås. "Och om vi tillverkar 100 av dessa enheter, fungerar de alla likadant? Om de inte gör det, och det finns variation från enhet till enhet, det behöver inte vara ett problem. Trots allt, inte alla element i hjärnan är desamma. "