(Phys.org)—Een team van onderzoekers met leden uit Frankrijk, Japan en de VS hebben een magnetisch apparaat op nanoschaal ontwikkeld dat het gedrag van neuronen nabootst en kan worden gebruikt om menselijke audiosignalen te herkennen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , het team beschrijft hoe ze hun apparaat hebben gebouwd, hoe het werkt en hoe nauwkeurig ze de resultaten hebben gevonden. Frank Hoppensteadt van het Courant Institute of Mathematical Sciences biedt een News &Views-stuk over het werk van het team en schetst de ideeën achter neuromorfe (hersenachtige) computers en hoe sommige ervan worden gemaakt.

Zoals hun naam al aangeeft, neuromorfe computers zijn computerapparaten die werken door de manier waarop het menselijk brein werkt na te bootsen - in dergelijke systemen, onderzoekers maken apparaten die bedoeld zijn om neuronen na te bootsen, synapsen, enz. In deze nieuwe poging, de onderzoekers bouwden zo'n apparaat en gebruikten het om menselijke audiosignalen te herkennen. Opmerkelijk, dergelijke apparaten zijn doorgaans analoog in plaats van digitaal en zullen naar verwachting enkele voordelen bieden ten opzichte van traditionele computers (minder energieverbruik, trainbaarheid en hogere gegevensoverdrachtsnelheden) als ze kunnen worden ontwikkeld. In deze nieuwe poging de onderzoekers bouwden een neuromorfe computer op nanoschaal met 400 neuronen die in een array zijn gerangschikt en op een computerchip zijn geplaatst.

De neuronen werden vertegenwoordigd door kleine drielaagse pilaren - een niet-magnetische afstandhouder tussen twee ferromagnetische lagen. Een continue elektrische stroom veroorzaakte directe magnetisatie aan de bovenkant van het neuron, en een secundaire stroom zorgde ervoor dat de magnetisatie op een stabiele manier oscilleerde. Om de array als een computerapparaat te gebruiken, spraken de onderzoekers een enkelcijferig nummer zoals "één" hardop in een microfoon, die het geluid naar een digitale processor voedde die het in een elektrisch signaal omzet. Het elektrische signaal werd vervolgens naar de neuron-nabootsende chip gevoerd, die de onderzoekers een reservoir noemden. Een andere digitale computer las de trillingen van de neuronen, analyseerde ze, en vervolgens het resultaat te vertalen naar een voor mensen herkenbare vorm, zoals het weergeven van het woord "één" op een videoscherm. Bij het testen van het apparaat met meerdere stemmen, het team vond het 99,6 procent nauwkeurig.

Het apparaat is duidelijk rudimentair, en werd puur voor onderzoeksdoeleinden gebouwd, maar het toont wel aan dat neuromorfe computers meer zijn dan simpele fantasieën - ze kunnen heel goed toekomstige computers versterken, nieuwe manieren bieden om informatie te verwerken.

© 2017 Fys.org