A ‘memtranzisztor’ közelebb hozza a világot az agyhoz hasonló számítógépekhez

Ma már a számítógépes algoritmusok képesek olyan agyi funkciókra, mint az arcfelismerés és a fordítás, azonban a számítógépek nem úgy működnek mint ahogyan az agy.

“A számítógépekben különálló processzor és memória egységek vannak, amíg az agy neuronokat használ mindkét folyamat elvégzéséhez,” mondta Mark C. Hersam, a Northwestern Egyetemről. “A neurális hálózatok sokkal kevesebb energiából képesek elvégezni az összetett számítási feladatokat, mint a digitális számítógépek.”

Az elmúlt években egyre több kutató kezdte el kutatni, hogy hogyan tehetők a számítógépek az agyhoz hasonlóvá, hogy az egyre nehezebb feladatokat jobb hatásfokkal végezzék majd el. Most a Northwestern mérnök csapata közelebb hozta ezt a célt a valósághoz.

A kutatók egy “memtranzisztor” nevű eszközt hoztak létre, ami a neuronokhoz hasonlóan képes a memória és az információs folyamatokért felelni. A memrisztor és a tranzisztor tulajdonságainak egyesítése mellett a memtranzisztor több terminált (végződést) is magába foglal, amik egy neurális hálózatként működnek.

A memtranzisztor egy 2015-ös tanulmányra épít, amiben egy rétegnyi molibdén-diszulfidból (MoS2) állítottak elő egy olyan három terminálos hangolható kapus memrisztor, ami gyors és megbízható digitális memória tároló. A memrisztor egy olyan ellenállás, ami képes ‘megjegyezni’ a korábban rá kifejtett feszültséget. A memrisztorok általában két terminálos eszközök, amik csak egy feszültség csatorna szabályozására képesek. Azzal, hogy létrehoztak egy három terminálos eszközt a kutatók megnyitották az utat azelőtt, hogy a memrisztorok összetettebb elektromos áramköröknél és hálózatoknál is használhatók legyenek.

Hogy létrehozzák a memtranzisztor a kutatók ismét az atomi vékonyságú MoS2-höz nyúltak, aminek jól meghatározott szemcsehatárokat adtak – ezzel befolyásolva az áramot. Hasonlóan a fában lévő rostokkal, az atomokat itt “szemcsének” nevezett tartományokra osztották az anyagban. Amikor nagyfeszültségnek vannak kitéve a szemcsehatárok atomi mozgást tesznek lehetővé, aminek köszönhetően megváltozik az ellenállás.

“Mivel a molibdén-diszulfid atomi vékonyságú, ezért könnyen befolyásolható elektromos terekkel,” mondta Hersam. “Ez a tulajdonság lehetővé tette számunkra hogy létrehozzunk egy tranzisztort. A memrisztor tulajdonságai abból a tényből fakadnak, hogy az anyag hibái relatíve mozgathatóak, különösen a szemcsehatárok jelenlétében.”

Azonban a korábbi memrisztorral szemben – aminél MoS2 pelyheket használtak – a csapat most ezt egy sok apró pehely által alkotott összefüggő polikristályos MoS2 filmrétegre váltotta le. Ez lehetővé tette a kutatók számára, hogy a korábbi pehely egy eszköze helyett itt több eszközt helyezzenek el egy felületen.

“Amikor az eszköz hossza meghaladja a különálló szemcsék méretét, garantáltan szemcsehatárokat kapunk a lapon elhelyezett minden eszköznél,” mondta Hersam.

Miután egységesen eloszlatták a memtranzisztorokat a lap felszínén a csapat további elektromos kapcsolatokat épített ki. A tipikus tranzisztorok és a csapat korábbi memrisztorjai mind három terminállal rendelkeztek, amíg az kutatásukban a tudósok sikeresen elkészítettek egy hét terminálos eszközt – az egyik terminál felelt a másik hat terminál áramának irányításáért.

“Ez még hasonlóbb az agy neuronjaihoz,” mondta Hersam. “…mivel az agyban, általában a neuronok nem csak egy másik neuronnal vannak összekötve. Hanem egy neuron több más neuronhoz kapcsolódik ezzel létrehozva egy hálózatot. A mi eszközünk felépítése lehetővé teszi a több kapcsolatot, amely hasonlít a neuron több szinapszisára.”

A projekt következő lépése, hogy a memtranzisztort még gyorsabbá és kisebbé tegyék – illetve a tömeggyártáshoz való előkészítés. A kutatók szerint a memtranzisztor szerves részét képezheti majd a jövő agyhoz hasonlító számítógépeinek és eddig nem látják akadályát a technika nagy méretekben történő alkalmazásának sem.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

Ez a weboldal az Akismet szolgáltatását használja a spam kiszűrésére. Tudjunk meg többet arról, hogyan dolgozzák fel a hozzászólásunk adatait..