Идеи

Протонные искусственные синапсы в миллион раз быстрее человеческих

Фото:

Инженеры из MIT разработали новый тип искусственных синапсов – чрезвычайно энергоэффективных, сверхбыстрых и обрабатывающих данные в миллион раз быстрее, чем синапсы человеческого мозга. Секрет в особой конструкции устройства, которое стреляет протонами вместо электронов. Исследователи планируют подготовить резисторы к массовому производству, чтобы посмотреть, как они поведут себя в больших массивах. Возможно, это приведет к появлению более быстрых компьютеров.

Человеческий мозг — самый мощный процессор из существующих благодаря уникальной структуре нейронов и синапсов. Если воплотить этот принцип в вычислительной технике, компьютеры смогут работать более быстро и экономно, выполняя параллельные операции обрабатывая данные в памяти, не перенося их между компонентами. Нейронные сети используют эту технологию, но у них есть собственные аппаратные ограничения, пишет New Atlas.

Одно из этих ограничений, похоже, преодолели специалисты из Массачусетского технологического института (США). Они разработали новый тип программируемого резистора, электронного компонента аналоговых процессоров. Проводимость таких устройств можно менять включать и выключать, а массив таких резисторов позволяет обрабатывать и передавать информацию, как это делают биологические нейроны и синапсы.

В данном случае команда инженеров внесла несколько важных дополнений. Во-первых, резисторы проводят протоны, мельчайшие ионы, способные двигаться с молниеносной скоростью. Но главное изменение — это твердый электролит из фосфоросиликатного стекла (диоксида кремния с небольшой щепоткой фосфора). Этот неорганический материал обладает высокой протонной проводимостью при комнатной температуре благодаря наноскопическим порам.

Под действием сильного электрического поля до 10 вольт протоны начинают носиться через устройство с высокой скоростью. Таким образом, аналоговое устройство пригодно для передачи данных в миллион раз быстрее, чем предыдущие версии — в том числе, синапсы человека.

Не менее важно и то, что такой резистор не ломается через миллионы циклов, поскольку малый размер и масса протонов означают, что они разрушают материал. А раз фосфоросиликатное стекло не проводит электроны, через устройство проходит очень мало электрического тока, поэтому оно остается холодным и снижает расход энергии.

Два года назад команда ученых из MIT создала искусственный синапс, который в процессе выполнения задач потребляет примерно столько же энергии, сколько синапс биологического мозга. То есть в миллион раз меньше, чем традиционный полевой транзистор. Область применения этих вольфрамовых синапсов, как несложно догадаться, — нейронные сети.