Computers die meer op menselijke hersenen lijken, komen steeds dichter bij de reguliere adoptie. Maar er blijven veel onbeantwoorde vragen. Een van de meest dringende, welke soorten materialen kunnen dienen als de beste bouwstenen om het potentieel van deze nieuwe computerstijl te ontsluiten.

Voor de meeste traditionele computerapparatuur blijft silicium de gouden standaard. Er is echter een beweging om flexibelere, efficiëntere en milieuvriendelijkere materialen te gebruiken voor deze hersenachtige apparaten.

In een nieuw artikel ontwikkelden onderzoekers van de Universiteit van Texas in Austin synaptische transistors voor hersenachtige computers met behulp van het dunne, flexibele materiaal grafeen. Deze transistors zijn vergelijkbaar met synapsen in de hersenen, die neuronen met elkaar verbinden.

"Computers die denken als hersenen kunnen zoveel meer dan de apparaten van vandaag", zegt Jean Anne Incorvia, een assistent-professor aan de afdeling Electrical and Computer Engineer van de Cockrell School of Engineering en de hoofdauteur van het artikel dat vandaag in Nature is gepubliceerd. Communicatie . "En door synapsen na te bootsen, kunnen we deze apparaten leren on-the-fly te leren, zonder dat er enorme trainingsmethoden nodig zijn die zoveel kracht kosten."

Het onderzoek

Een combinatie van grafeen en nafion, een polymeer membraanmateriaal, vormt de ruggengraat van de synaptische transistor. Samen vertonen deze materialen sleutelsynaptisch-achtig gedrag - vooral het vermogen van de paden om in de loop van de tijd te versterken naarmate ze vaker worden gebruikt, een soort neuraal spiergeheugen. In computergebruik betekent dit dat apparaten in de loop van de tijd beter en sneller kunnen worden in taken zoals het herkennen en interpreteren van afbeeldingen.

Een andere belangrijke bevinding is dat deze transistoren biocompatibel zijn, wat betekent dat ze kunnen interageren met levende cellen en weefsel. Dat is essentieel voor mogelijke toepassingen in medische hulpmiddelen die in contact komen met het menselijk lichaam. De meeste materialen die voor deze vroege hersenachtige apparaten worden gebruikt, zijn giftig, dus ze zouden op geen enkele manier in contact kunnen komen met levende cellen.

Waarom het belangrijk is

Met nieuwe hightech concepten als zelfrijdende auto's, drones en robots, lopen we tegen de grenzen aan van wat siliciumchips efficiënt kunnen doen op het gebied van dataverwerking en opslag. Voor deze technologieën van de volgende generatie is een nieuw computerparadigma nodig. Neuromorfe apparaten bootsen de verwerkingscapaciteiten van de hersenen na, een krachtige computer voor immersieve taken.

"Biocompatibiliteit, flexibiliteit en zachtheid van onze kunstmatige synapsen is essentieel", zegt Dmitry Kireev, een postdoctoraal onderzoeker die het project mede leidde. "In de toekomst zien we hun directe integratie met het menselijk brein, wat de weg vrijmaakt voor futuristische hersenprothesen."

Zal het echt gebeuren?

Neuromorfe platforms beginnen steeds gebruikelijker te worden. Toonaangevende chipmakers zoals Intel en Samsung hebben al neuromorfische chips geproduceerd of zijn bezig deze te ontwikkelen. De huidige chipmaterialen stellen echter beperkingen aan wat neuromorfische apparaten kunnen doen, dus academische onderzoekers werken er hard aan om de perfecte materialen te vinden voor zachte, hersenachtige computers.

"Het is nog steeds een grote open ruimte als het gaat om materialen, het is niet beperkt tot de volgende grote oplossing om te proberen," zei Incorvia. "En het is misschien niet beperkt tot slechts één oplossing, waarbij verschillende materialen logischer zijn voor verschillende toepassingen." + Verder verkennen

Neuromorf geheugenapparaat simuleert neuronen en synapsen