Aivomaista tietotekniikkaa

Uudentyyppinen tietotekniikka-arkkitehtuuri, joka tallentaa informaatiota jaksollisten signaalien taajuuksiin ja vaiheisiin voi toimia kuin ihmisen aivot ja käyttäen tähän vain murto-osan energiasta mitä tarvitaan nykyisissä tietokoneissa.

Penn State yliopiston tutkijoiden johdolla tähän tarkoitukseen kehitetty laite rakentuu ohuesta VO2-kalvosta titaanidioksidialustalla. Siitä syntyy oskilloiva kytkin, jossa sarjavastus vakauttaa värähtelyt yli miljardiin sykliin.

Kun sen yhteyteen lisättiin toisen samanlainen järjestelmä, ne ajan mittaan alkoivat värähdellä yhtenäisesti. Tällainen yhdistetty järjestelmä voisi tarjota perustan non-Boolean -tyyppiselle laskennalle.

Rakenteessa käytetty vanadiinidioksidi (VO2) siirtyy johtavasta metallista eristäväksi puolijohteeksi ja päinvastoin pienellä määrällä lämpöä tai sähkövirtaa. Sopivasti ohjaten vanadiinidioksidissa vahvasti vuorovaikuttavat elektronit synkronoivat järjestelmän laskentaa.

Kehitettyä systeemiä kutsutaan pienen maailman verkostoksi ja sitä esiintyy paljon biologisissa järjestelmissä. Myös aivot ovat tiiviisti ryhmittyneiden solmujen pienen maailman verkosto.

Biologista synkronointia on kaikkialla, toteavat tutkijat ja he tahtoisivat käyttää sitä laskennassa, jota kutsutaan assosiatiiviseksi prosessiksi, joka on enemmän analoginen kuin digitaalinen tapa laskea.

Erityisesti tutkijat uskovat, että menetelmää voisi käyttää ratkaisemaan visuaalisia tunnistusongelmia tehokkaammin kuin nykyiset sulautetut kuvaprosessorit.

Yliopiston tiedotteessa tutkijat kertovat, että kestää seitsemän - kymmenen vuotta skaalata heidän kahden-kolmen kytkennän oskillaattori niin tiiviisti pakatuiksi oskillaattoreiksi, jollainen tarvitaan toteuttamaan neuromorphinen tietokonesiru.

Yksi uuden laitteen eduista on, että se käyttää vain noin yhden prosentin energiasta jota vastaava digitaalinen tietojenkäsittely vaatii. Paljon on kuitenkin vielä tehtävä selvitettäessä voiko VO2:n integroida nykyiseen piikiekkojen tekniikkaan toteavat tutkijat.