模仿人类大脑的惊人有效处理。研究人员把离子液体形成电场。
即使是世界上最好的超级计算机效果极差和能源密集型的机器。我们的大脑有超过860亿个神经元,通过突触连接,不仅完成各种逻辑电路,但不断适应刺激,加强有些连接而削弱。我们称这一过程学习,它使一种快速、高效的计算过程,Siri和蓝色基因蒙羞。
材料科学家在哈佛大学工程与应用科学学院的现在(海洋)创建了一个新的类型的晶体管模仿一个突触的行为。这部小说设备同时调节电路中的信息流动和身体适应变化的信号。
利用不同寻常的特性在现代材料、突触晶体管可能标志着一种新的人工智能开始:一个嵌入式而不是在智能算法在计算机的体系结构。“有非凡的建筑节能电子产品的兴趣,”首席研究员Shriram拉马纳坦说,哈佛大学的材料科学副教授。“历史上,人们一直关注速度,但速度会带来功耗的点球。电子产品越来越强大且无处不在,你可以有一个巨大的影响通过砍伐它们消耗的能量。”
人类思维,其惊人的计算能力,运行在大约20瓦的能量,所以它提供了一个自然模型工程师。
几个突触晶体管的原型是可见的硅片。(图片由伊丽莎格林奈尔学院、海洋通信)。
“我们证明确实是一个模拟的晶体管在我们的大脑突触,”该研究Jian Shi,博士后研究员。“每次神经元发起一项行动,另一个神经元的反应,它们之间的突触连接的强度增加。每次和神经元上升越快,越强的突触连接。从本质上讲,这记忆神经元之间的行动。”
原则上,一个系统集成数以百万计的微小的晶体管和神经元突触终端可以并行计算成一个高效高性能的新时代。
而钙离子和受体影响生物突触的变化,人工版本达到相同的可塑性与氧离子。加载电压时,这些离子在很薄的晶格钐nickelate(80纳米)的电影,它充当两个铂之间的突触频道“突”和“树突”终端。nickelate不同离子浓度的提高或降低其conductance-that,电子电流和携带信息的能力,就像在一个自然突触连接的强度取决于电子信号的时间延迟。
结构,设备由nickelate半导体夹在两个铂电极和相邻离子液体的小口袋。外部电路多路复用器将延时转换为电压值,它适用于离子液体,创建一个电场驱动离子进入nickelate或删除它们。整个设备,只是几百微米长,是嵌入在一个硅芯片。
突触晶体管立即提供了几个优势传统的硅晶体管。首先,它并不局限于1和0的双星系统。
“这系统以模拟方式改变其电导,不断,随着材料的成分变化,”史解释道。“这将是相当具有挑战性的使用CMOS模仿一个突触,因为真正的生物突触有几乎无限数量的可能尚未就在“或关掉。”
突触晶体管提供了另一个优势:非易失性内存,这意味着即使电力中断,设备还记得它的状态。
此外,新晶体管本身是节能的。nickelate属于一个不寻常的材料,叫做相关的电子系统,它可以经受insulator-metal过渡。在某个温度或,在这种情况下,当暴露于外部场”电导材料的突然变化。
“我们利用这种材料的极端敏感性,“拉马纳坦说。”一个很小的激励可以让你得到一个大的信号,因此所需的输入能量转换可能是非常小的。可以转化为一个大的提高能源效率。”
nickelate系统也为无缝集成到现有的硅基系统定位。
目前,合成一个相对的局限性与挑战未知的物质系统,设备的大小,从而影响它的速度。
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