Elektroniset neuronit ja synapsit yhteistoimintaan

14.12.2021

Tohoku-Goteborg-memristori-spintroniset-neuronit-250-t.jpgTohokun 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

23.06.2022Perovskiitti ei hevillä antaudu
23.06.2022Pieni robotti kävelee kuin rapu
21.06.2022Uudenlaisen muistin rakentaminen
20.06.2022Nykytekniikalla fotoniselle kvanttirajalle
17.06.2022Polarisaatiota hyödyntävä fotoninen prosessori
16.06.2022Akkuteollisuus etsii uusia materiaaleja
15.06.2022Tutkijat tehostavat atomiradion vastaanottoa
14.06.2022Maanjäristyksen tunnistusta kvanttisalausverkolla
13.06.2022Yön aikainen aurinkokennotekniikka
10.06.2022Hedelmäkärpäsen digitaalinen kaksonen

Siirry arkistoon »