Wetenschappers hebben een cruciale stap gezet in de richting van het ontsluiten van de 'heilige graal' van computergebruik:microchips die de manier nabootsen waarop het menselijk brein werkt om informatie op te slaan en te verwerken.

Een onderzoeksteam, waaronder professor C. David Wright van de Universiteit van Exeter, hebben een baanbrekende doorbraak bereikt door fotonische computerchips te ontwikkelen - die licht gebruiken in plaats van elektriciteit - die de manier waarop de synapsen van de hersenen werken nabootsen.

Het werk, uitgevoerd door onderzoekers uit Oxford, Universiteiten van Münster en Exeter, gecombineerde faseovergangsmaterialen - die vaak worden aangetroffen in huishoudelijke artikelen zoals herbeschrijfbare optische schijven - met speciaal ontworpen geïntegreerde fotonische circuits om een ​​biologisch-achtige synaptische respons te leveren.

Cruciaal, hun fotonische synapsen kunnen duizend keer sneller werken dan die van het menselijk brein. Het team gelooft dat het onderzoek de weg kan effenen voor een nieuw computertijdperk, waar machines werken en denken op dezelfde manier als het menselijk brein, en tegelijkertijd gebruik te maken van de snelheid en energie-efficiëntie van fotonische systemen.

Het onderzoek is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang op woensdag, 27 september 2017.

Professor Harish Bhaskaran van de Universiteit van Oxford en die het team leidde, zei:"De ontwikkeling van computers die meer op het menselijk brein lijken, is al tientallen jaren een heilige graal van wetenschappers. Via een netwerk van neuronen en synapsen kunnen de hersenen enorme hoeveelheden verwerken en opslaan informatie tegelijk, met slechts enkele tientallen Watts aan vermogen. Conventionele computers kunnen niet in de buurt komen van dit soort prestaties."

Professor C. David Wright, co-auteur van de Universiteit van Exeter, legde ook uit:"Elektronische computers zijn relatief traag, en hoe sneller we ze maken, hoe meer stroom ze verbruiken. Conventionele computers zijn ook behoorlijk 'dom', zonder de ingebouwde leer- en parallelle verwerkingsmogelijkheden van het menselijk brein. We pakken beide problemen hier aan - niet alleen door niet alleen nieuwe hersenachtige computerarchitecturen te ontwikkelen, maar ook door in het optische domein te werken om de enorme snelheids- en vermogensvoordelen van de aanstaande siliciumfotonica-revolutie te benutten."

Professor Wolfram Pernice, een co-auteur van het artikel van de Universiteit van Münster voegde toe:"Aangezien synapsen meer dan 10 neuronen in de hersenen zijn, 000 tot 1, elke hersenachtige computer moet een vorm van synaptische nabootsing kunnen repliceren. Dat is wat we hier hebben gedaan."

'On-chip fotonische synaps' door Zengguang Cheng, Carlos Rios, Wolfram Pernice, C David Wright en Harish Bhaskaran is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .