Гарвардские ученые вспомнили, что человеческий мозг потребляет совсем немного энергии. Воспроизвести устройство синапсов - вот ключ к созданию новой, энергоэффективной электроники
Исследователи из Гарвардской школы машиностроения и прикладных наук создали новый тип транзистора, имитирующий работу синапсов мозга, то есть тех функций синапса, которые на сегодня известны. Свою разработку они описали в последнем номере журнала Nature Communications.
Грубо говоря, синапсы представляют собой нервные волокна, соединяющие между собой различные нейроны мозга и тем самым объединяющие их в сети. Эти синапсы имеют способность к обучению старым добрым методом проб и ошибок.
Синаптический, то есть обучающийся, транзистор ученые разработали, пытаясь создать основу для энергоэффективной электроники. По мере того как развивается электроника и увеличивается ее скорость, увеличивается энергопотребление электронных устройств, причем настолько, что это уже становится проблемой для их совершенствования. Гарвардская команда решила использовать опыт, предоставленный природой, а именно то обстоятельство, что человек в терминах электрической мощности представляет собой лампочку всего в 20 ватт.
Транзисторный <синапс> реагирует на частоту сигналов, проходящих через него. При высокой частоте он легче пропускает эти сигналы, при низкой - блокирует. Если создать систему из миллионов нейронов, то основное потребление энергии придется на те, которые чаще всего бывают задействованы в работе, остальные же будут довольствоваться только <фоновой> энергией ожидания.
Структурно синаптический транзистор представляет собой полупроводник из никелата самария, помещенный между двумя платиновыми электродами, которые прилегают к маленькому резервуару с ионной жидкостью. Временные задержки между проходящими сигналами преобразуются здесь в приложенное к ионной жидкости напряжение, которое либо посылает ионы к полупроводнику, либо забирает их оттуда, изменяя таким образом память всего транзистора.
Благодаря примененному материалу устройство оказалось очень чувствительным, его память сохраняется даже при отключении электропитания. К тому же подобные <жидкостные> транзисторы очень компактны, и кремниевый чип, в который помещен такой транзистор, имеет длину всего в несколько сотен микрон. Температурный диапазон, в котором такие устройства могут работать, простирается от комнатных температур до 180 градусов Цельсия.
В будущем, возможно, такие электронные синапсы можно будет использовать для создания искусственного интеллекта с намного большим количеством нейронов, чем сегодня. Однако авторы особо на эту тему не распространяются, сконцентрировавшись на более близкой и практической задаче - созданию с помощью нового устройства новых материалов с нестандартными свойствами и новых электронных приборов.
