Een onderzoeksteam onder leiding van directeur Myoung-Jae Lee van de Intelligent Devices and Systems Research Group bij DGIST is erin geslaagd een kunstmatig synaptisch apparaat te ontwikkelen dat de functie nabootst van de zenuwcellen (neuronen) en synapsen die verantwoordelijk zijn voor het geheugen in menselijke hersenen.

Synapsen zijn de ontmoetingspunten van axonen en dendrieten waardoor neuronen in het menselijk brein zenuwsignalen kunnen verzenden en ontvangen; het is bekend dat er honderden biljoenen synapsen in het menselijk brein zijn. Dr. Lee's onderzoeksteam, samen met hun medewerkers, hebben een kunstmatig synaptisch apparaat met hoge betrouwbaarheid ontwikkeld met meerdere waarden door tantaaloxide - een transmetallisch materiaal - te structureren in twee lagen Ta ₂ O _5-x en TaO _2-x en door het oppervlak ervan te beheersen.

Het kunstmatige synaptische apparaat dat door het onderzoeksteam is ontwikkeld, is een elektrisch synaptisch apparaat dat de functie van synapsen in de hersenen simuleert, aangezien de weerstand van de tantaaloxidelaag geleidelijk toeneemt of afneemt, afhankelijk van de sterkte van de elektrische signalen. Het heeft de duurzaamheidsbeperkingen van huidige apparaten overwonnen door stroomcontrole op een enkele laag Ta . mogelijk te maken ₂ O _5-x .

In aanvulling, het onderzoeksteam heeft met succes een experiment geïmplementeerd dat synapsplasticiteit realiseerde, dat is het proces van creëren, opslaan, en het wissen van herinneringen, zoals langdurige versterking of onderdrukking van geheugenverwijdering door de sterkte van de synapsverbinding tussen neuronen aan te passen.

Het niet-vluchtige apparaat voor gegevensopslag met meerdere waarden heeft een kleine footprint, het verminderen van de complexiteit van de circuitverbinding, en het energieverbruik met meer dan 1000 te verminderen in vergelijking met methoden voor gegevensopslag op basis van digitale signalen met nullen en enen, zoals vluchtig CMOS-geheugen.

Het door het onderzoeksteam ontwikkelde kunstmatige synaptische apparaat met hoge betrouwbaarheid kan worden gebruikt in apparaten of circuits met een ultralaag vermogen voor het verwerken van enorme hoeveelheden gegevens vanwege het vermogen van parallelle rekenkunde met laag vermogen. Het heeft toepassingen in intelligente halfgeleidertechnologieën van de volgende generatie, zoals kunstmatige intelligentie (AI), machine learning en deep learning en halfgeleiders die de hersenen nabootsen.

Dr. Lee zei, "Dit onderzoek stelde de betrouwbaarheid van bestaande kunstmatige synaptische apparaten veilig en verbeterde de gebieden die als nadelen werden aangemerkt. We verwachten bij te dragen aan de ontwikkeling van AI op basis van het neuromorfische systeem dat het menselijk brein nabootst door een circuit te creëren dat de functie van neuronen imiteert. "