(Phys.org) – Forskare har byggt en ny typ av "neurontransistor" – en transistor som beter sig som en neuron i en levande hjärna. Dessa enheter kan utgöra byggstenarna i neuromorf hårdvara som kan erbjuda oöverträffade beräkningsmöjligheter, såsom lärande och anpassning.

Forskarna, S. G. Hu och medförfattare vid University of Electronic Science and Technology i Kina och Nanyang Technological University i Singapore, har publicerat en artikel om neurontransistorn i ett färskt nummer av Nanoteknik .

För att en transistor ska bete sig som en biologisk neuron, den måste kunna implementera neuronliknande funktioner – i synnerhet, viktade summerings- och tröskelfunktioner. Dessa hänvisar till en biologisk neurons förmåga att ta emot viktade insignaler från många andra neuroner, och sedan summera ingångsvärdena och jämföra dem med ett tröskelvärde för att avgöra om det ska skjutas eller inte. Den mänskliga hjärnan har tiotals miljarder neuroner, och de utför ständigt viktade summerings- och tröskelfunktioner många gånger per sekund som tillsammans styr alla våra tankar och handlingar.

I den nya studien, forskarna konstruerade en neurontransistor som fungerar som en enda neuron, kapabel till viktad summering och tröskelfunktioner. Istället för att vara gjord av kisel som konventionella transistorer, neurontransistorn är gjord av en tvådimensionell flinga av molybdendisulfid (MoS ₂ ), som tillhör en ny klass av halvledare som kallas övergångsmetalldikalkogenider.

För att demonstrera neurontransistorns neuronliknande beteende, forskarna visade att den kan styras av antingen en grind eller två grindar samtidigt. I det senare fallet, neurontransistorn implementerar en summeringsfunktion. Att demonstrera, forskarna visade att neurontransistorn kan utföra en räkningsuppgift analogt med att flytta pärlorna i en tvåpärlkulram, tillsammans med andra logiska funktioner.

En av fördelarna med neurontransistorn är dess arbetshastighet. Även om andra neurontransistorer redan har byggts, de arbetar vanligtvis vid frekvenser som är mindre än eller lika med 0,05 Hz, vilket är mycket lägre än den genomsnittliga avfyrningshastigheten för biologiska neuroner på cirka 5 Hz. Den nya neurontransistorn arbetar i ett brett frekvensområde på 0,01 till 15 Hz, som forskarna förväntar sig kommer att erbjuda fördelar för att utveckla neuromorf hårdvara.

I framtiden, forskarna hoppas kunna lägga till fler kontrollportar till neurontransistorn, skapa en mer realistisk modell av en biologisk neuron med dess många ingångar. Dessutom, forskarna hoppas kunna integrera neurontransistorer med memristorer (som anses vara den mest lämpliga enheten för att implementera synapser) för att konstruera neuromorfa system som kan fungera på liknande sätt som hjärnan.

© 2017 Phys.org