Пробив в света на йонотронните невроморфни компютри: Физици създадоха първия в света изкуствен синапс, захранван от вода и сол

Физици от Университета в Утрехт, Нидерландия и Университета Соганг в Южна Корея, за първи път създадоха изкуствен синапс, захранван от вода и сол.

Това откритие показва, че системите, използващи същата среда като човешкия мозък са способни да обработват сложна информация.

Откритията на учените са публикувани в списанието Proceedings of the National Academy of Sciences. Понастоящем днешните компютри далеч не са толкова мощни или сложни, колкото човешкия мозък. От години учените се стремят да подобрят енергийната ефективност на компютрите, вдъхновени от уникалните възможности на „компютъра в главите ни“. Тези изследвания доведоха до разработването на подобни на човешкия мозък компютри, които използват аналогови методи за обработка на информацията, наподобяващи начина, по който работи нашият мозък. Повечето съществуващи системи обаче все още разчитат на традиционни твърди материали, докато човешкият мозък функционира на базата на вода и разтворените в нея соли.

Новото изследване представлява пробив в областта на йонотронните невроморфни компютри. Учените са разработили устройство с размери 150 на 200 микрометра. Това имитира функцията на синапса – важен елемент на мозъка, отговорен за предаването на сигнали между невроните.

Този йонотронен мемристор се състои от конусовиден микроканал, запълнен с разтвор от вода и сол. Под въздействието на електрически импулси йоните в течността се движат, като променят концентрацията на йоните и съответно проводимостта на канала.

Промените в проводимостта на каналите могат да моделират укрепването или отслабването на връзките между невроните. Това позволява на устройството да обработва информация по начин, подобен на мозъка. Установено е също, че дължината на канала влияе върху времето, необходимо за разсейване на промените в концентрацията, което открива възможност за адаптиране на устройството към различни задачи, свързани с обработка на информация.

Тим Камсма, докторант в Университета в Утрехт и водещ автор на изследването сподели вълнението си от резултатите. Идеята за този проект е разработена от Камсма в началото на докторантурата му и реализирана заедно с корейските му колеги. Експерименталните резултати, получени само 3 месеца след началото на работата са в пълно съответствие с теоретичните прогнози.

Това изследване е значителна крачка напред в разработването на изчислителни системи, които биха могли не само да имитират комуникационните модели на човешкия мозък, но и да използват подобни среди за своята работа. Въпреки, че технологията е в ранен стадий на развитие, тя обещава значителни подобрения в ефективността и консумацията на енергия в сравнение с настоящите компютри.