Materialele 2D ar putea fi folosite pentru a simula sinapsele creierului uman în computere

Cercetătorii de la KTH Royal Institute of Technology și de la Universitatea Stanford au fabricat materialele 2D pentru componente de computer care permit viabilitatea comercială a computerelor care imită creierul uman.

Componentele de memorie cu acces aleatoriu electrochimic (ECRAM) realizate cu carbură de titan 2D au arătat un potențial extraordinar pentru completarea tehnologiei clasice a tranzistorilor și pentru contribuția la comercializarea computerelor puternice care sunt modelate după rețeaua neuronală a creierului, scrie Tech Xplore.

• Oamenii de știință au transformat sângele în material care repară oasele
• Alimentul care protejează creierul și scade colesterolul

Astfel de computere neuromorfe realizate cu materialele 2D pot fi de mii de ori mai eficiente din punct de vedere energetic decât computerele de astăzi.

Componenta care ar putea înlocui tranzistorii

Aceste progrese în calcul sunt posibile datorită unor diferențe fundamentale dintre arhitectura clasică de calcul utilizată astăzi și ECRAM, o componentă care acționează ca un fel de celulă sinaptică într-o rețea neuronală artificială, spune profesorul Max Hamedi.

„În loc de tranzistori care sunt fie porniți, fie opriți și nevoia ca informațiile să fie transportate înainte și înapoi între procesor și memorie, aceste noi computere se bazează pe componente care pot avea mai multe stări și pot efectua calcule în memorie”, spune Hamedi.

Oamenii de știință de la KTH și Stanford s-au concentrat pe testarea unor materiale mai bune pentru construirea unui ECRAM, o componentă în care comutarea are loc prin inserarea ionilor într-un canal de oxidare, în mod similar cu creierul nostru care, de asemenea, folosește ioni.

Ceea ce a fost necesar pentru a face materialele 2D viabile comercial sunt materialele care depășesc cinetica lentă a oxizilor metalici și stabilitatea slabă la temperatură a materialelor plastice.

Materialele 2D pot revoluționa industria computerelor

Materialul cheie din unitățile ECRAM pe care le-au fabricat cercetătorii este denumit MXene, un compus bidimensional (2D), cu grosimea de doar câțiva atomi, constând din carbură de titan. MXene combină viteza mare a chimiei organice cu compatibilitatea de integrare a materialelor anorganice într-un singur dispozitiv care funcționează la intersecția dintre electrochimie și electronică, spune Hamedi.

Profesorul Alberto Salleo, de la Universitatea Stanford, spune că ECRAM-urile MXene combină viteza, liniaritatea, zgomotul de scriere, energia de comutare și metricile de anduranță esențiale pentru accelerarea paralelă a rețelelor neuronale artificiale.

„MXene reprezintă o familie de materiale interesantă pentru această aplicație specială, deoarece combină stabilitatea temperaturii necesară pentru integrarea cu electronicele convenționale cu disponibilitatea unui spațiu vast de compoziție pentru a optimiza performanța”, spune Salleo.

În timp ce există multe alte bariere de depășit înainte ca consumatorii să-și poată cumpăra propriile computere neuromorfe, Hamedi spune că ECRAM-urile 2D reprezintă o evoluție majoră, cel puțin în domeniul materialelor neuromorfe; aceasta poate duce la inteligența artificială care se poate adapta la inputuri și nuanțe confuze, așa cum creierul nostru o face cu un consum de energie de mii de ori mai mic.

Acest lucru poate permite, de asemenea, realizare de dispozitive portabile capabile de sarcini de calcul mult mai complicate, fără a fi nevoie ca acestea să se bazeze pe cloud.

Cercetarea a fost publicată în Advanced Functional Materials.

Vă recomandăm să citiți și:

Acvariul care le permite peștilor „să meargă pe uscat”, creat de cercetătorii israelieni

Calculele arată că o super-inteligență artificială va fi imposibil de controlat

Inginerii proiectează un robot autonom care poate deschide ușile și poate găsi cea mai apropiată priză

Un material alcătuit în totalitate din electroni, creat de oamenii de știință. A fost teoretizat în urmă cu 90 de ani