Počítačový komponent napodobňuje synapsie ľudského mozgu

Nový počítačový komponent vyvinutý výskumníkmi z KTH Royal Institute of Technology a Stanfordskej univerzity napodobňuje ľudský mozog tým, že funguje ako synaptická bunka. Nový komponent sa nazýva elektrochemická pamäť s náhodným prístupom (ECRAM).

Vzostup neuromorfných počítačov

Pamäťové komponenty ECRAM boli vyrobené z 2D karbidu titánu a preukázali pôsobivú schopnosť dopĺňať klasickú tranzistorovú technológiu. Umožňujú komercializáciu výkonných počítačov modelovaných podľa neurónovej siete mozgu. Tieto neuromorfné počítače majú potenciál byť oveľa energeticky efektívnejšie ako dnešné počítače. 

ECRAM má architektúru, ktorá sa dramaticky líši od klasickej výpočtovej techniky, a funguje ako synaptická bunka v umelej sieti. 

Max Hamedi je docentom KTH. 

"Namiesto tranzistorov, ktoré sú buď zapnuté alebo vypnuté, a potreby prenosu informácií medzi procesorom a pamäťou - tieto nové počítače sa spoliehajú na komponenty, ktoré môžu mať viacero stavov a vykonávajú výpočty v pamäti," hovorí Hamedi. .

Tím vedcov z KTH a Stanfordu pracuje na testovaní efektívnejších materiálov na vytvorenie ECRAM. Aby boli tieto čipy komerčne životaschopné, vyžadujú materiály, ktoré dokážu prekonať pomalú kinetiku oxidov kovov, ako aj nestabilnú teplotu plastov. 

Materiál MXene

Výskumníci vyrobili materiál známy ako MXene, čo je 2D zlúčenina, ktorá má hrúbku len niekoľko atómov a pozostáva z karbidu titánu. MXene kombinuje vysokú rýchlosť organickej chémie a integračnú kompatibilitu anorganických materiálov.

ECRAM MXene kombinujú rýchlosť, šum zápisu, linearitu, spínaciu energiu a metriky výdrže, ktoré sú potrebné pre paralelnú akceleráciu umelých neurónových sietí (ANN).

Profesor Alberto Salleo zo Stanfordskej univerzity je spoluautorom knihy výskum.

„MXene sú vzrušujúcou rodinou materiálov pre túto konkrétnu aplikáciu, pretože kombinujú teplotnú stabilitu potrebnú na integráciu s konvenčnou elektronikou s dostupnosťou obrovského priestoru na optimalizáciu výkonu,“ hovorí Salleo.

Podľa Hamedi stále existuje veľa prekážok, ktoré musia byť prekonané, ak si spotrebitelia budú môcť kúpiť svoje vlastné neuromorfné počítače. 2D ECRAM sú však veľkým prelomom v oblasti neuromorfných materiálov. Mohli by umožniť AI, ktorá je schopná prispôsobiť sa mätúcemu vstupu a nuansám, podobne ako ľudský mozog. Zároveň by to vyžadovalo oveľa menšiu spotrebu energie.