Ingenieurs van de Universiteit van Massachusetts Amherst leiden een onderzoeksteam dat een nieuw type nanodevice ontwikkelt voor computermicroprocessors die de werking van een biologische synaps kunnen nabootsen - de plaats waar een signaal van de ene zenuwcel naar de andere in het lichaam gaat. Het werk is te zien in de voortijdige online publicatie van Natuurmaterialen .

Dergelijk neuromorfisch computergebruik waarbij microprocessors meer als menselijke hersenen zijn geconfigureerd, is een van de meest veelbelovende transformatieve computertechnologieën die momenteel wordt bestudeerd.

J. Joshua Yang en Qiangfei Xia zijn professoren op de afdeling elektrotechniek en computertechniek van het UMass Amherst College of Engineering. Yang beschrijft het onderzoek als onderdeel van gezamenlijk werk aan een nieuw type memristive-apparaat.

Memristive-apparaten zijn elektrische weerstandsschakelaars die hun weerstand kunnen veranderen op basis van de geschiedenis van aangelegde spanning en stroom. Deze apparaten kunnen informatie opslaan en verwerken en bieden verschillende belangrijke prestatiekenmerken die de conventionele technologie voor geïntegreerde schakelingen overtreffen.

"Memristors zijn een leidende kandidaat geworden om neuromorfisch computergebruik mogelijk te maken door de functies in biologische synapsen en neuronen in een neuraal netwerksysteem te reproduceren, terwijl het voordelen biedt in energie en grootte, ', zeggen de onderzoekers.

Neuromorphic computing - wat betekent dat microprocessors meer als menselijke hersenen zijn geconfigureerd dan als traditionele computerchips - is een van de meest veelbelovende transformatieve computertechnologieën die momenteel intensief wordt bestudeerd. Xia zegt, "Dit werk opent een nieuwe weg van neuromorfe computerhardware op basis van memristors."

Ze zeggen dat het meeste eerdere werk op dit gebied met memristors geen diffuse dynamiek heeft geïmplementeerd zonder gebruik te maken van grote standaardtechnologie die wordt aangetroffen in geïntegreerde schakelingen die vaak worden gebruikt in microprocessors, microcontrollers, statisch willekeurig toegankelijk geheugen en andere digitale logische circuits.

De onderzoekers zeggen dat ze een bio-geïnspireerde oplossing voor de diffuse dynamiek hebben voorgesteld en gedemonstreerd die fundamenteel verschilt van de standaardtechnologie voor geïntegreerde schakelingen, terwijl ze grote overeenkomsten vertonen met synapsen. Ze zeggen, "Specifiek, we hebben een memristor van het diffusietype ontwikkeld waarbij diffusie van atomen een vergelijkbare dynamiek en de benodigde tijdschalen biedt als zijn bio-tegenhanger, wat leidt tot een meer getrouwe emulatie van werkelijke synapsen, d.w.z., een echte synaptische emulator."

De onderzoekers zeggen, "De resultaten hier bieden een bemoedigend pad naar synaptische emulatie met behulp van diffuse memristors voor neuromorfisch computergebruik."

De titel van het artikel is "Memristors met diffusieve dynamiek als synaptische emulatoren voor neuromorfisch computergebruik."