توسعه ابزار محاسباتی که عملکردی شبیه به مغز انسان دارد - وبلاگ تجهیزات شبکه

به گزارش وبلاگ تجهیزات شبکه، پژوهشگران یک تیم تحقیقات بین المللی از فرانسه، بریتانیا، و عربستان اقدام به ساخت سامانه محاسباتی موسوم به ممریستور کردند که عملکردی شبیه به مغز انسان دارد.

به گزارش گروه دانشگاه وبلاگ تجهیزات شبکه، پژوهشگران یک تیم تحقیقات بین المللی از فرانسه، بریتانیا، و عربستان اقدام به ساخت سامانه محاسباتی موسوم به ممریستور کردند که عملکردی شبیه به مغز انسان دارد.

این گروه تحقیقات با الهام از مغز انسان اقدام به طراحی و ساخت این ابزار کردند که می تواند مصرف انرژی را در محاسبات کامپیوتر کاهش داده و سرعت پردازش اطلاعات را افزایش دهد.

پایگاه اطلاعاتی پرچمداری گرافن که میزبان این پروژه است، نوشته است که ما در مراحل اولیه ساخت تراشه نورومورفیک هستیم. تراشه های نورومورفیک پیشرفته از شش ترانزیستور برای پیاده سازی یک سیناپس الکترونیکی استفاده می نمایند. با این حال، ممریستور ها از نظر قدرت و فضا بسیار کارآمدتر هستند. یک ممریستور می تواند یک سیناپس الکترونیکی را پیاده سازی کند. ممریستور های صنعتی کنونی دارای دو حالت مقاومت هستند که 1 و 0 کد دودویی را شبیه سازی می نمایند، اما انعطاف پذیری الکتروسیناپسی را نشان نمی دهند. به همین علت است که محققان برای آزمایش مواد نوآورانه رقابت می نمایند. در این مطالعه، محققان پاسخ های نانوسیناپسی را در ممریستور ساخته شده از GO که بین دو فلز قرار گرفته بود، نشان دادند. یکی از فلزات، نوک پلاتین میکروسکوپ نیروی اتمی رسانا (CAFM) است که جریان الکتریکی بین نوک و لایه GO را میزان گیری می نماید. استفان هاج از محققان این پروژه می گوید: GO به نظر یک انتخاب واضح برای این کاربرد به نظر می رسید؛ خواص عایق ذاتی وانعطاف پذیری آن، مزایای کلیدی اکسید گرافن نسبت به سایر مواد لایه ای پردازش شده بود. این مطالعه کاربرد مواد مبتنی بر گرافن را نشان می دهد که پتانسیل بالایی برای فعال کردن فناوری های آینده دارد.

بیشتر مطالعات از ممریستور های بزرگتر از 100 میکرومتر مربع استفاده کردند که چگالی یکپارچه سازی مورد احتیاج صنعت فناوری اطلاعات را برآورده نمی نماید. در این مطالعه در عوض، سطح تماس بین GO و دو الکترود ~50 نانومتر مربع بود که بیش از سه مرتبه قدر کوچکتر از آزمایش های قبلی بود. از آنجایی که محققان می خواستند پالس های الکتروشیمیایی نورون ها را با تجهیزات فنی خود تکرار نمایند، CAFM را برای اعمال پالس های ولتاژ کوتاه اصلاح کردند و جریانی را که به وسیله لایه GO به فلز دیگر می رفت میزان گیری کردند. دستگاه های ساخته شده با پلاتین، GO و طلا می توانند سنبله را از نوک پلاتین به لایه طلا در سراسر سیناپس GO منتقل نمایند. جریان با هر دو دامنه و تعداد پالس ها افزایش می یابد. پاسخی شبیه به آنچه در سیناپس های تحریکی زیستی بین دو نورون مشاهده می گردد. این دستگاه حدود 3 میکرووات انرژی مصرف می نماید که در میان کمترین مصرف برق تا به امروز است. این تیم بعلاوه رسانایی غیرفرار را نشان داد. گامی به سمت انعطاف پذیری طولانی مدت، که در آن تغییرات مقاومت برای چند دقیقه یا چند روز ثابت می ماند.

این کار نشان دهنده یک گام بزرگ به سمت تحقق سیناپس های بزرگ مقیاس برای کاربرد های شبکه عصبی مصنوعی است. نویسندگان بعلاوه توانستند عملکرد محاسباتی و عملکرد نانوسیناپس ها را با کاهش مصرف انرژی بهبود بخشند. آندریا فراری، مسئول علم و فناوری پرچمدار گرافن، می افزاید: گرافن و مواد مرتبط پتانسیل بالایی برای محاسبات نورومورفیک دارند. این کار گام مهمی برای نمایش عملکرد آن هاست.