Schematisk bild av en nano-oscillator med vridmoment, som består av en icke-magnetisk distans (guld) mellan två ferromagnetiska lager, med magnetisering m för det fria lagret (blått) och M för det fasta lagret (silver). En ström som injiceras i oscillatorn inducerar magnetiseringsprecessioner på m. För våra experiment använde vi en nano-oscillator med en diameter på 375 nm; dock, diametrar på 10–500 nm är möjliga. Kreditera: Natur (2017). DOI:10.1038/nature23011
(Phys.org) - Ett team av forskare med medlemmar från Frankrike, Japan och USA har skapat en nanoskala magnetisk enhet som efterliknar neurons beteende och kan användas för att känna igen mänskliga ljudsignaler. I deras tidning publicerad i tidningen Natur , teamet beskriver hur de byggde sin enhet, hur det fungerar och hur exakt de hittade resultaten. Frank Hoppensteadt med Courant Institute of Mathematical Sciences erbjuder en nyhet och synpunkter om teamets arbete och beskriver idéerna bakom neuromorfa (hjärnliknande) datorer och hur några av dem skapas.
Som namnet antyder, neuromorfa datorer är beräkningsenheter som fungerar genom att efterlikna hur den mänskliga hjärnan fungerar - i sådana system, forskare skapar enheter avsedda att efterlikna neuroner, synapser, etc. I denna nya insats, forskarna byggde en sådan enhet och använde den för att känna igen mänskliga ljudsignaler. I synnerhet, sådana enheter är vanligtvis analoga snarare än digitala och förväntas ge vissa fördelar jämfört med traditionella datorer (minskat energibehov, utbildningsförmåga och högre dataöverföringshastigheter) om de kan utvecklas. I denna nya insats, forskarna byggde en neuromorf dator i nanoskala med 400 neuroner arrangerade i en array och placerade på ett datorchip.
Neuronerna representerades av små treskiktspelare-en icke-magnetisk distans mellan två ferromagnetiska lager. En kontinuerlig elektrisk ström inducerade direkt magnetisering på toppen av neuron, och en sekundär ström fick magnetiseringen att oscillera på ett stabilt sätt. För att använda matrisen som en beräkningsenhet, forskarna talade ett ensiffrigt nummer som "ett" högt i en mikrofon, som matade ljudet till en digital processor som konverterade det till en elektrisk signal. Den elektriska signalen matades sedan till det neuronliknande chipet, som forskarna kallade en reservoar. En annan digital dator läste neuronernas oscillationer, analyserat dem, och sedan för att översätta resultatet till en mänskligt igenkännlig form, som att visa ordet "ett" på en videoskärm. Vid testning av enheten med flera röster, laget fann att det var 99,6 procent korrekt.
Enheten är helt klart rudimentär, och byggdes enbart för forskningsändamål, men det visar att neuromorfa datorer är mer än enkla fantasiflyg - de kan mycket väl öka framtida datorer, erbjuder nya sätt att bearbeta information.
© 2017 Phys.org
