Ett par materialvetenskapliga och ingenjörsforskare vid Northwestern University har genomfört en undersökning av framväxande neuromorfa enheter och arkitekturer som kan möjliggöras genom användning av nanomaterial. I deras papper publicerad i tidskriften Naturens nanoteknik , Vinod Sangwan och Mark Hersam beskriver de tre huvudtyperna av nanomaterial som skulle kunna ersätta de mycket större komponenter som för närvarande används i datorsystem.

Som Sangwan och Hersam noterar, datortekniken står vid ett vägskäl. Datavetare och användare vill ha en fortsättning på de framsteg som har skett under de senaste decennierna in i framtiden. Dagens enheter representerar en mycket betydande förbättring jämfört med de för bara två eller tre decennier sedan. Men det finns två huvudsakliga hinder strax över horisonten som kommer att förhindra sådana förbättringar i framtiden:storlek och kraft.

Ingenjörer går allt närmare de fysiska storleksbegränsningarna för datorchips – fysiken dikterar att mikrokretsar bara kan göras så små. Det betyder att något annat måste ersätta dem om datorer ska fortsätta utvecklas. Den andra frågan är mängden energi som datorer använder. Tidigare forskning har visat att de typer av neurala nätverk som planeras för framtiden kräver mer energi. Vissa har uppskattat att det skulle ta mer än vad som produceras i hela världen idag. I denna nya ansträngning, forskarna tar upp det andra problemet och föreslår att svaret ligger i att göra datorer med nanomaterial. De fortsätter att genomföra en undersökning av sådana enheter och arkitekturer som för närvarande är i fokus för forskningsinsatser.

För att genomföra sin undersökning, forskarna bryter ner vad de beskriver som neuromorfa enheter av tre typer av nanomaterial:nolldimensionell, endimensionell och tvådimensionell. De noterar att var och en har sina fördelar och nackdelar, såsom de optiska egenskaperna hos 0D fotoniska system och likheten mellan 1-D nanomaterial och rörformiga axoner. Även den största i gruppen, tvådimensionella nanomaterial, kan användas för saker som synaptiska motstånd eller som struktur för flernivåminneschips. De noterar också att alla tre nanomaterialtyperna uppvisar betydande synaptisk plasticitet, vilket skulle föra sådana enheter närmare att efterlikna den mänskliga hjärnan.

© 2020 Science X Network