Tutkijat saivat aikaan aivojen kaltaisen muistin

Manchesterin yliopiston National Graphene Instituten tutkijat ovat kehittäneet uuden luokan ohjelmoitavia nanofluidisia memristoreita, jotka matkivat ihmisaivojen muistitoimintoja ja tasoittavat tietä seuraavan sukupolven neuromorfiselle laskennalle.

Tutkimusjulkaisussa tieteilijät osoittavat kuinka kaksiulotteisia (2D) nanokanavia voidaan virittää osoittamaan kaikkia neljää teoreettisesti ennustettua memristiivistä käyttäytymistyyppiä, mitä ei ole koskaan ennen saavutettu yhdessä rakenteessa.

Tämä tutkimus ei ainoastaan paljasta uusia näkemyksiä ionisista muistimekanismeista, vaan sillä on myös potentiaalia mahdollistaa uusia sovelluksia pienitehoisessa ionilogiikassa, neuromorfisissa komponenteissa ja adaptiivisessa kemiallisessa aistimisessa.

Memristorit eli muistivastukset ovat komponentteja, jotka säätävät resistanssiaan aiemman sähköisen toiminnan perusteella ja tallentavat siten tehokkaasti siitä muistin. Vaikka useimmat olemassa olevat memristorit ovat puolijohderakenteita, jotka perustuvat elektronien liikkeeseen, professori Radha Boyan johtama ryhmä käytti suljettuja nestemäisiä elektrolyyttejä ohuissa nanokanavissa, jotka oli valmistettu 2D-materiaaleista, kuten MoS₂:sta ja hBN:stä. Tämä nanonesteinen lähestymistapa mahdollistaa erittäin vähän energiaa kuluttavan toiminnan ja kyvyn jäljitellä biologisia oppimisprosesseja.

Useiden muistitilojen demonstroinnin lisäksi laitteilla on sekä lyhyt- että pitkäaikaista muistia, biologisten synapsien tapaan. Tämä muistin keston dynaaminen hallinta on ratkaisevan tärkeää sellaisten neuromorfisten järjestelmien kehittämiselle, jotka pystyvät sopeutumaan ja oppimaan ympäristöstään.

”Tämä työ edustaa suurta harppausta ionisen muistin ymmärtämisessämme”, sanoo tutkimuksen pääkirjoittaja, tohtori Abdulghani Ismail. ”Se avaa jännittäviä mahdollisuuksia vähän virtaa kuluttaville, mukautuville laskentajärjestelmille, jotka toimivat enemmän ihmisaivojen tavoin.”

Hyödyntämällä 2D-materiaalien ja fluidisen ionikuljetuksen ainutlaatuisia ominaisuuksia tutkijat visioivat uudenlaisen uudelleenkonfiguroitavien, energiatehokkaiden laskentalaitteiden luokan, jotka kykenevät reaaliaikaiseen oppimiseen ja päätöksentekoon. Tällä on laajat vaikutukset tekoälyyn, robotiikkaan ja bioelektroniikkaan.

Aiheesta aiemmin:

Aivojen kaltainen tietokone vedellä ja suolalla

Aksonia jäljittelevät materiaalit tietojenkäsittelyyn

Ihmisen aivosoluilla toimiva tietokone?