Componentă de calculator care imită sinapsele creierului uman

O nouă componentă de calculator, dezvoltată de cercetători de la KTH Royal Institute of Technology și Stanford University, imită creierul uman prin comportamentul său similar cu o celulă sinaptică. Noua componentă se numește memorie aleatoare electrochimică (ECRAM).

Ascensiunea calculatoarelor neuromorfice

Componentele de memorie ECRAM au fost realizate cu carburi de titan bidimensionale și au demonstrat o capacitate impresionantă de a completa tehnologia clasică a tranzistorilor. Ele permit comercializarea calculatoarelor puternice modelate după rețeaua neurală a creierului. Aceste calculatoare neuromorfice au potențialul de a fi mult mai eficiente din punct de vedere energetic decât calculatoarele de astăzi.

ECRAM-ul are o arhitectură dramatic diferită de cea a calculatoarelor clasice și acționează ca o celulă sinaptică într-o rețea artificială.

Max Hamedi este profesor asociat la KTH.

“În loc de tranzistoare care sunt fie activate, fie dezactivate, și necesită ca informațiile să fie transferate între procesor și memorie – aceste noi calculatoare se bazează pe componente care pot avea multiple stări și pot efectua calcule în memorie,” spune Hamedi.

Echipa de cercetători de la KTH și Stanford a lucrat pentru a testa materiale mai eficiente pentru construirea unui ECRAM. Pentru a face aceste cipuri comercial viabile, este nevoie de materiale care să poată depăși cinetica lentă a oxizilor metalici, precum și temperatura instabilă a plasticului.

Materialul MXene

Cercetătorii au fabricat un material cunoscut sub numele de MXene, care este un compus bidimensional format din carburi de titan. MXene combină viteza chimiei organice cu compatibilitatea de integrare a materialelor anorganice.

ECRAM-urile MXene combină viteza, zgomotul de scriere, liniaritatea, energia de comutare și indicatorii de durabilitate necesari pentru accelerarea paralelă a rețelelor neurale artificiale (ANN).

Profesorul Alberto Salleo de la Stanford University este coautor al cercetării.

“MXenele sunt o familie de materiale interesante pentru această aplicație specifică, deoarece combină stabilitatea termică necesară pentru integrare cu electronica convențională cu disponibilitatea unui spațiu vast de compoziție pentru a optimiza performanța,” spune Salleo.

Conform lui Hamedi, există încă multe bariere care trebuie depășite dacă consumatorii vor fi în măsură să-și cumpere propriile calculatoare neuromorfice. Cu toate acestea, ECRAM-urile bidimensionale reprezintă o descoperire importantă în domeniul materialelor neuromorfice. Ele ar putea permite dezvoltarea unor inteligențe artificiale capabile să se adapteze la intrări confuze și nuanțe, similare creierului uman. În același timp, ar necesita o consumare de energie mult mai mică.