Категорії
Різне

Штучні синапси на основі нанодротів

Синапс (з грецької – з’єднання, зв’язок) – це місце контакту між двома нейронами або між нейроном і ефекторною клітиною, що одержує сигнал. Синапс служить для передачі нервового імпульсу між двома клітинами, причому в ході синаптичної передачі амплітуда і частота сигналу можуть регулюватися.

Штучні синапси на основі нанодротів
Хімічний синапс (схема)

Такі складні структури спробували створити штучно. Група вчених з Юліхського дослідного центру спільно зі своїми колегами з Аахена і Турина розробили особливі нанопроводи, які мають здатність зберігати і обробляти інформацію, а також паралельно отримувати численні інші сигнали. Це дуже схоже на те, як функціонує синапс в нервовій системі.

Завдяки стрімкому прогресу тепер штучний інтелект може керувати автомобілем, миттєво перекладати тексти, перемагати чемпіонів світу з шахів, вигравати в відеоіграх і багато іншого. При цьому одна з найбільших проблем полягає в спробі штучно відтворити обробку сигналу людського головного мозку.

У звичних нам нейронних мережах дані зберігаються і обробляються в значній мірі паралельно. З іншого боку, традиційні комп’ютери швидко виконують завдання послідовно і проводять чітке розходження між зберіганням і обробкою інформації. Як правило, нейронні мережі можуть бути змодельовані лише на базі дуже великого комп’ютера на звичайних чіпах і мікросхемах.

З іншого боку ми маємо нейроморфні чіпи, що імітують людський мозок. Цей тип комп’ютера здатний працювати децентралізовано, маючи в своєму розпорядженні безліч процесорів, які, подібно до нейронів, пов’язані один з одним мережами. Якщо процесор виходить з ладу, його функції може взяти на себе інший. Більш того, як і в мозку, нейроморфний чіп має можливість навчатися.

«З сьогоднішньої напівпровідниковою технологією ці функції в якійсь мірі вже досяжні. Однак ці системи підходять лише для конкретних завдань. Наші пристрої створені на основі нанопроволоки з окису цинку. Вони можуть обробляти і навіть зберігати інформацію. При цьому вони дуже маленькі і енергоефективні», – заявили в інтерв’ю EurekAlert, провідні автори роботи Ілля Валов і Петер Грюнберг з Юліхського дослідного центру.

Штучні синапси на основі нанодротів
Схема будови нанопроводів

Для того, щоб отримати ці властивості, вчені використовували нанопроволоку з оксиду цинку. Отриманий компонент не тільки дуже маленький (тонше людської волосини), а й здатний працювати набагато швидше, ніж флеш-пам’ять. Для виготовлення нанопроволоки вчені беруть в облогу необхідні матеріали на металеву підкладку. Далі, для того щоб створити функціональний осередок, обидва кінці нанопроволоки повинні бути прикріплені до відповідних металів, в даному випадку платини і срібла, де метали в даному випадку діють як електроди, а іони металів здатні поширюватися по поверхні дроту і створювати зв’язки для зміни її провідності.

Новий тип матеріалів допоможе в створенні штучної нервової системи, систем штучного інтелекту, а також для виробництва нейроморфних процесорів, які, за словами авторів, «можуть взяти на себе різні біологічні функції нейронів і синапсів».

Залишити відповідь