Atomistoreita ja memristoreita

Yrittäessään tuoda aivojen kaltaisen (neuromorfisen) laskennan lähemmäksi todellisuutta tutkijat työskentelevät muistivastusten eli memristorien parissa. Ne ovat vastuksia piirissä, joka "muistavat” tilansa, vaikka ilman käyttöjännitettä.

University of Texas Austinissa tehty aiempi työ memristorivaikutuksesta yksikerroksisessa MoS2:n tasorakenteessa inspiroi tutkimaan pystysuoria kerrosmaisia rakenteita memristoreille, tavoitteena suurempi tiheys ja skaalautuvuus.

Tutkijat selittävät, että nyt löydetty ilmiö kerrosmaisissa siirtymämetallikalkogeenien (MoS2, MoSe2, WS2, WSe2) rakenteissa johtuu todennäköisesti luontaisesta kerrostuneesta kiteisestä luonteesta, joka tuottaa teräviä rajapintoja ja puhtaita tunnelointiesteitä.

Aiheessa on edelleen tutkimista fysiikan yksityiskohtien osalta ja sovellusten näkökulmasta parantaa kestävyyttä nykyisestä sadasta syklistä yli miljoonaa sykliin.

Aalto-yliopiston akatemiatutkija Sayani Majumdarin vetämä tutkijaryhmä kehittää myös peruspalikoita neuromorfisten tietokoneiden komponentteihin.

Majumdarin ryhmä on onnistunut valmistamaan uudenlaisia ferrosähköisiä tunneliliitoksia eli muutaman nanometrin paksuisia, kahden elektrodin välissä olevia ohutkalvoja.

Liitoksiin voi tallentaa informaatiota yli kymmeneksi vuodeksi ilman lisävirtaa. Niitä voi valmistaa nopeasti suuria määriä normaalissa huonelämpötilassa, ilman tyhjiötä tai puhdastiloja.

Ferrosähköiset ohutkalvokomponentit ovat ihanteellisia neuromorfisiin tietokoneisiin, koska ne voivat ikään kuin muistaa niihin syötettyä informaatiota samaan tapaan kuin aivot.

”Yritämme seuraavaksi yhdistää miljoonia tunneliliitoksiamme käyttäviä memristoreita neliösenttimetrin kokoiseksi verkostoksi. Ne voisivat suorittaa kompleksisia tehtäviä, kuten kuvan- ja hahmontunnistusta ja tehdä analysoimansa datan pohjalta itse päätöksiä”, kertoo Majumdar yliopistonsa tiedotteessa.