Virtauksen häirintä mahdollistaa neuromuistin

Faasimuutosten ymmärtäminen ja hallinta on fysiikan perusta ja keskeinen tekijä monissa teknologisissa vallankumouksissa.

Tällä hetkellä on suurta kiinnostusta materiaaleihin, joissa on kytköksissä olevia rakenteellisia ja elektronisia faasimuutoksia, joissa siirtymäplastisuuden hallinta tuottaa luonnollisesti sisäänrakennettua muistia – avainvaihe hermosolujen ja synapsien jäljittelyssä "neuromorfisissa" tai aivojen kaltaisissa laskentateknologioissa.

Fysiikan professori Oleg Shpyrkon johtama UC San Diegon tutkijoiden ryhmä kehitti uuden lähestymistavan koherenttiin röntgendiffraktioon – mikroskopiatekniikan, joka on erittäin herkkä tietylle nanomittakaavan domeenikonfiguraatiolle – jonka avulla he pystyivät havaitsemaan vanadiinidioksidista valmistetun neuristorin (keinotekoisen rakenteen, joka jäljittelee aivojen neuroneja) dynamiikkaa sähköä käytettäessä.

Suorittamalla mittauksia neuristorin käytön aikana he löysivät strategian, jolla materiaali voi oppia ja unohtaa tietyn tilan, mikä avaa tien energiatehokkaan aivojen inspiroiman laitteiston kehittämiseen.

Tämän ohjauksen mahdollistava fysikaalinen ilmiö on faasimuutos nestemäisestä tilasta kiinteän lasimaiseen tilaan. Neuristorin tapauksessa virtausoppiminen mahdollistuu kiinteyttämällä ja palauttamalla vapaa virtaus muisti tyhjenee.

Löydöksillä on käytännön vaikutuksia energiatehokkaiden neuromorfisten piirien kehitykseen ja perusmateriaalitieteeseen. Neuromorfisten komponenttien toiminnan kannalta on keskeistä löytää tapa hallita sitä, miten neuroistorit voivat "oppia" ja "unohtaa".

"Tutkimus tarjoaa jännittävän mahdollisuuden kehittää energiatehokkaita laitteita, jotka matkivat neuroneja, jotka voivat oppia ja unohtaa laitetasolla," päättelee tutkijatohtori Nicolò D’Anna,

Aiheesta aiemmin:

Puolijohdeneuroni muistaa ja reagoi aivojen tavoin

Ioninen nestepohjainen säilölaskenta