SAMSUNG_092022 Advertisement SAMSUNG_092022 Advertisement SAMSUNG_092022 Advertisement

„Protonické“ umelé synapsie fungujú miliónkrát rýchlejšie ako tie ľudské

0

Inžinieri z MIT vyvinuli nový typ umelej synapsie, ktorá je mimoriadne energeticky účinná a spracúva dáta miliónkrát rýchlejšie ako synapsie v ľudskom mozgu. Kľúčom je analógový dizajn, ktorý premiestňuje protóny namiesto elektrónov. Ľudský mozog je vďaka svojej jedinečnej štruktúre neurónov a synapsií najvýkonnejším procesorom na svete. Napodobňovanie tejto analógovej zostavy by mohlo viesť k výkonnejším počítačom, ktoré šetria čas a energiu vykonávaním operácií v tandeme a spracovaním údajov v pamäti namiesto toho, aby ich prenášali medzi rôznymi komponentmi.

Neurónové siete využívajú tento princíp, ale majú svoje hardvérové ​​obmedzenia. Výskumnému tímu z MIT sa teraz podarilo prelomiť jedno z týchto obmedzení. Vyvinul nový typ programovateľného odporu, ktorý je základom analógových procesorov. Vodivosť týchto zariadení sa môže podľa potreby prepnúť na vedenie alebo blokovanie iónov a množstvo týchto odporov umožňuje spracovanie a prenos informácií podobne, ako to robia prirodzené neuróny a synapsie.

V tomto prípade tím urobil niekoľko zlepšení. Po prvé, rezistory vedú protóny, najmenšie ióny, ktoré sa môžu s malou pomocou pohybovať bleskovou rýchlosťou. Hlavnou zmenou je však pevný elektrolyt, ktorý bol vyrobený z fosfosilikátového skla (phosphosilicate glass – PSG), čo je v podstate oxid kremičitý s malým prídavkom fosforu. Zistilo sa, že tento anorganický materiál má vysokú protónovú vodivosť pri izbovej teplote vďaka nanometrovým pórom, ktoré umožňujú protónom prechádzať a zároveň blokujú elektróny.

Keď sa použije silné elektrické pole s napätím do 10 V, protóny prechádzajú cez zásobník zariadenia rýchlosťou blesku. To umožňuje vytvoriť analógový procesor, ktorý dokáže prenášať údaje miliónkrát rýchlejšie ako predchádzajúce verzie, a to vrátane synapsií ľudského mozgu. Dôležité je, že rezistor sa nezničí ani počas miliónov cyklov, lebo prechádzajúce protóny majú menšiu veľkosť a hmotnosť, čo znamená, že nepoškodzujú materiál. A pretože PSG je izolantom proti elektrónom, cez zariadenie preteká veľmi malý elektrický prúd, čo ho udržuje chladným a znižuje spotrebu energie. 

Výskumníci plánujú zdokonaliť dizajn, aby mohli vyrábať tieto odpory vo väčších množstvách a vytvoriť z nich polia, aby videli, ako spolu fungujú. To by v konečnom dôsledku mohlo viesť k oveľa rýchlejším typom počítačov. Výskum bol publikovaný v časopise Science.

Zdroj: newatlas.com.

Redakcia

Všetky autorove články

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať