Elektroniset neuronit ja synapsit yhteistoimintaan

Tohokun ja Göteborgin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden spintronisen tekniikan aivojen inspiroimalle neurolaskennalle.

Suurempi kuva kuvateksteineen

Tutkimukset ovat jo pitkään pyrkineet kehittämään tietokoneita toimimaan yhtä energiatehokkaasti kuin aivomme.

Nyt tutkijat osoittavat kognitiivisen laskennan kahden nanoelementin eli memristorin integroinnin spintroniseen oskillaattoriin. Näin memristoriohjattujen oskillaattorien ryhmät yhdistävät memristoritoiminnon haihtumattoman paikallisen tallennuksen nano-oskillaattoriverkkojen mikroaaltotaajuuslaskentaan voiden näin jäljitellä tarkasti ihmisen aivojen epälineaarisia värähteleviä neuroverkkoja.

"Tähän mennessä keinotekoisia neurosoluja ja synapseja on kehitetty erikseen monilla aloilla; tämä työ on tärkeä virstanpylväs koska kaksi toiminnallista elementtiä on nyt yhdistetty yhdeksi", sanoi professori Shunsuke Fukami, joka johti projektia Tohokun yliopiston puolella.

Tohtori Mohammad Zahedinejad Göteborgin yliopistosta lisää: "Käyttämällä memristoriohjattuja spintronisia oskillaattoriryhmiä voimme virittää vierekkäisten neurosolujen väliset synaptiset vuorovaikutukset ja ohjelmoida ne keskenään erilaisiin ja osittain synkronoituihin tiloihin."

Toteuttaakseen löytönsä käytännössä tutkijat selvittivät yhdestä oskillaattorista ja yhdestä memristorista koostuvan testilaitteen toimintaa. W/CoFeB-pinon tiivistetty alue toimi oskillaattorina eli neuronina, kun taas MgO/AlOx/SiNx-pino toimi memristorina eli synapsina.

Professori Johan Åkerman Göteborgin yliopistosta kuvailee oskillaattorit värähteleviksi piireiksi, jotka voivat suorittaa laskelmia ja ovat verrattavissa ihmisen neurosoluihin. Memristorit ovat ohjelmoitavia resistansseja, jotka voivat myös suorittaa laskutoimituksia ja joissa on integroitu muisti. Tämä tekee ne verrattaviksi muistisoluihin. Näiden kahden yhdistäminen on tutkijoiden suuri edistysaskel.

Johan Åkermanin mukaan löytö mahdollistaa nopeampia, helppokäyttöisempiä ja vähemmän energiaa kuluttavia teknologioita monilla alueilla. Hänen mielestään on valtava etu, että tutkimusryhmä on onnistunut valmistamaan komponentteja erittäin pienellä jalanjäljellä: satoja komponentteja mahtuu yhtä bakteeria vastaavalle alueelle. Tämä voi olla erityisen tärkeää pienissä sovelluksissa, kuten matkapuhelimissa.

Aiheesta aiemmin:

Astrosyytit tekoälyn tehostajiksi

Neuronit ja synapsit samalla materiaalilla

Tekoälyä tehokkaammin