Инженеры MIT разработали "мозг на чипе" размером меньше кружочка конфетти, но с десятками тысяч искусственных синапсов или мемристоров – микроэлектронного компонента, обладающего памятью. Их можно встроить в небольшие портативные устройства для выполнения сложных вычислений, на которые сегодня способны только суперкомпьютеры.
Ученые считают, что эти элементы будут занимать меньше места на чипе, чем современные транзисторы, и откроют путь к появлению карманных суперкомпьютеров, пишет MIT News.
Немного о мемристорах
Мемристоры, или транзисторы с памятью – важный элемент нейроморфных компьютеров. По своим функциям они приближаются к синапсам мозга, которые соединяют два нейрона. Синапс получает сигнал от одного нейрона в форме ионов и посылает соответствующий сигнал со следующих оснований.
Традиционный транзистор передает информацию, переключаясь между двумя значениями, 0 и 1. Выходной сигнал мемристора, наоборот, зависит от силы входного сигнала. Это означает, что у него может быть много значений, то есть он сможет выполнять больше операций, чем бинарные транзисторы.
Кроме того, мемристоры, как синапсы, способны "запоминать" значения, связанные с этой силой тока, и выдавать такой же сигнал в аналогичных условиях.
Пока сети искусственных синапсов существуют только в виде программ. Мы стараемся создать настоящую аппаратную нейронную сеть для портативных систем искусственного интеллекта. Представьте себе, что нейроморфное устройство подключили к камере в машине, и она стала распознавать свет и предметы и мгновенно принимать решения, без подключения к интернету. Мы надеемся использовать энергоэффективные мемристоры для выполнения таких задач локально, в режиме реального времени, – объяснил профессор Ким Джи Хван.
Действующие конструкции мемристоров неплохо работают в ситуациях, когда ведущий канал достаточно большой, но становятся менее надежными, если нужно сгенерировать более слабовыраженный сигнал. Чем тоньше канал и чем легче поток ионов от одного электрода к другому, тем труднее отдельным ионам оставаться вместе. Они начинают отрываться от группы, рассеиваясь внутри среды. В результате возникают сложности с передачей сигнала.
Чего добились исследователи
Группа профессора Кима нашла решение, обратившись к металлургии. Обычно положительный электрод мемристора изготавливают из серебра. Ученые нашли элемент, который мог бы эффективно удерживать ионы серебра вместе, и пришли к мнению, что идеальным материалом будет медь. Она может выступать как своего рода мост между серебром и кремнием. Затем они разместили на кремниевом чипе площадью в квадратный миллиметр десятки тысяч таких мемристоров.
В роли первого испытания чипа ученые воссоздали изображение на щите одного из супергероев Marvel – Капитана Америка. Они приравняли каждый пиксель в изображении к соответствующему мемристору на чипе. Чип воспроизвел четкое изображение щита и смог запомнить и воспроизвести его неоднократно.
Коллеги ученых из MIT сообщили весной об открытии нового метода создания мемристоров, которые по энергопотреблению сравнялись с синапсами человеческого мозга. Еще недавно это считалось невозможным.
Источник: 24tv.ua
