Onderzoekers van UCLA en Japan hebben een synthetische synaps ontworpen voor gebruik in computerapparatuur die de functie van synapsen in het menselijk brein nabootst. Het zilversulfide, synaps op nanoschaal, of "atoomschakelaar, " demonstreert zowel korte- als langetermijngeheugen in een mate die nog niet eerder is gezien in solid-state apparaten.

In de hersenen, synapsen zijn de verbinding tussen neuronen die de overdracht van elektrische berichten van het ene neuron naar het andere mogelijk maken. Dit nabootsen, de zilversulfidesynaps bestaat uit twee metalen elektroden gescheiden door een opening op nanoschaal. In hun studie hebben de onderzoekers zetten een spanning aan, of "elektrisch bericht, " naar het apparaat met twee verschillende intervallen - een waarin de ingangspuls elke 20 seconden werd herhaald (lagere herhaling), de andere waarin het elke twee seconden werd herhaald (hogere herhaling).

Bij de lagere herhalingsfrequentie de synaps bereikte direct na elke invoer een hogere geleidingstoestand, maar die toestand vervaagde snel vanzelf. Dit weerspiegelt de korte termijn plasticiteit (STP) van een menselijke synaps. Bij de hogere herhalingsfrequentie echter, de synaps bereikte een permanente overgang naar een hogere geleidingstoestand, met succes het langetermijnpotentiëringsmechanisme (LTP) van een menselijke synaps nabootsen.

De STP- en LTP-activiteit van de synthetische synaps, zeggen de onderzoekers, voldoet aan psychologische modellen van het menselijk geheugen - inclusief korte- en langetermijngeheugen - en kan worden bereikt zonder de noodzaak van externe voorprogrammering of de slecht schaalbare software die momenteel wordt gebruikt in kunstmatige neurale netwerksystemen.

Het onderzoek vertegenwoordigt een belangrijke vooruitgang in de richting van de constructie van kunstmatige neurale systemen die kenmerken van het menselijk geheugen en cognitie nabootsen en een aanzienlijke impact kunnen hebben op het toekomstige ontwerp van computerarchitectuur.