Synapsinen transistori muistaa

Aivojemme miljardeja neuroneita yhdistävät toisiinsa synapsit, jotka paitsi kokoavat lukemattomia logiikkapiirejä myös sopeutuvat jatkuvasti ärsykkeisiin, vahvistavat joitakin yhteyksiä ja heikentäen toisia.

Tällainen oppimisprosessi mahdollistaa sellaiset nopeat ja erittäin tehokkaat laskennalliset prosessit, joille eivät tietokoneetkaan pärjää. Ihmismieli, toimii ilmiömäisellä laskentateholla noin 20 watin teholla, joten se tarjoaa luonnollisen mallin insinööreille.

Harvard School of Engineering and Applied Sciencesin (SEAS) materiaalitutkijat ovat nyt luoneet transistorin, joka jäljittelee synapsin käyttäytymistä. Se säätelee samanaikaisesti sekä piirin tiedonkulkua että mukautuu fyysisesti muuttuviin signaaleihin.

Nykyaikaisten ​​materiaalien epätavallisia ominaisuuksia hyödyntäen, synapsinen transistori voisi olla alku uudenlaisen tekoälylle. Sillä toivotaan saavutettavan muun muassa elektroniikassa tavoiteltu energian kulutuksen vähentäminen.

Kun biologisen synapsin kalsiumionit ja reseptorit saavat aikaan muutoksen, vastaava muutos saadaan aikaan keinotekoisessa versiossa happi-ioneilla. Vaihtuva pitoisuus ioneja puolijohteessa nostaa tai laskee sen johtokykyä ja aivan kuten luonnon synapsissa, liitoksen lujuus riippuu sähköisen signaalin kestosta.

Rakenteellisesti laite koostuu kahden platinaelektrodin välissä olevasta nickelate-puolijohteesta ja sen vieressä olevasta pienestä ionista nestettä sisältävän taskusta.

Synapsinen transistori muuttaa johtokykyänsä analogisella tavalla, joten sillä on mahdollista olla rajaton määrä mahdollisia tiloja eikä vain ykkösiä ja nollia. Lisäksi se muistaa tilansa vaikka virta katkaistaan ja on luonnostaan ​​energiatehokas.

Samaan aikaan University of North Carolinan tutkijat ovat osoittaneet, että aivojen neuronien tuojahaarakkaiden eli dendriitit käsittelevät aktiivisesti tietoa, näin moninkertaistamalla aivojen laskentatehoa.

Aiemmin dendriittien on ajateltu olevan vain aivojen passiivisia johtimia. Tutkimustulosten mukaan ne eivät olekaan pelkästään aisti-ohjautuvien tulojen passiivisia integraattoreita, vaan ne näyttävät olevan myös laskennallinen yksikkö.