IBM čini korak prema izgradnji umjetnih poluvodičkih sinapsi

Neuron

Znanstvenici i istraživači koji pokušavaju izgraditi računala koja pokušavaju duplicirati neke od sposobnosti mozga, čak i grubo, već se dugo suočavaju sa značajnim problemom. Naša najbolja konvencionalna tehnologija ne izgleda nimalo poput biološkog sustava koji pokušava oponašati, niti je ovo jednostavno pitanje razmjera. Računalni procesori izgrađeni su na 2D ravnom siliciju, povezuju se preko čvorišta kontrolera (kako na matičnoj ploči tako i preko čvorova poslužitelja) i koriste jednostavan binarni sustav za određivanje je li dani tranzistor uključen ili ne.

Ljudi obično smatraju da je problem jedan od razmjera. Nije. Kao John Hewitt istraženo u članku u siječnju, problem nije u tome što su tranzistori preveliki, već u tome što se neuroni međusobno povezuju u 3D-u i definitivno nisu binarni. Oslobađanjem neurotransmitera u mozgu upravlja kretanje kalcijevih iona kroz stanične membrane. Veliki priljevi kalcija u sinapsu proizvode veće nizvodne učinke.

Struktura sinapse



IBM-ovi istraživači detaljno su objavili novo otkriće koje nas dovodi na korak do premošćavanja jaza između sinapsi i silicija. Istraživački tim detaljno je opisao metodu za pretvaranje izolacijskog sloja u vodljivi materijal izlaganjem nabijenoj tekućini. VO2 (vanadij (IV) oksid) je spoj s posebno čudnom (i zanimljivom) navikom. Iz izolatora se pretvara u vodič, ovisno o temperaturi. To je vrsta mogućnosti koja znanstvenike vrti u glavi, ali to je samo polazna točka za ono što je IBM tim pronašao.

Izlažući tanki film VO2 ionskoj tekućini, znanstvenici su uspjeli stabilizirati metalnu fazu VO2 na pet stupnjeva Kelvina. VO2 je obično izolator ispod 340K (68C) i metalni / vodljivi na 68C ili više. Prethodno objašnjenje ove dramatične promjene u ponašanju naziva se geliranje elektrolita. Ova je teorija postavila da je dramatična promjena u sposobnostima prijelaza VO2 uzrokovana uvođenjem ionske tekućine u strukturu vrata.

Istraživački tim to je testirao očistivši vraga sa svoje test podloge. Tanki film VO2 ispitan je rendgenskom fotoelektronskom spektroskopijom (XPS) - nije pronađena tekućina. U međuvremenu, obrađeni VO2 film mogao bi se prebaciti između niske i visoke vodljivosti dovoljnom promjenom napona. Tim je potvrdio svoja otkrića na VO2 tankim filmovima na različitim podlogama, kako bi bio siguran da određena svojstva temeljnog materijala nisu uzrok rezultata.

Fluidni kanal

Kredit za sliku: New York Times

Sljedeći je korak, prema mišljenju tima, pokušati stvoriti veće fluidne krugove koji se uključuju ili isključuju ovisno o lokalnim koncentracijama tekućine. 'Mogli bismo stvoriti ili poremetiti veze na isti način na koji bi se mogla obnoviti sinaptička veza u mozgu ili prilagoditi snagu te veze', rekao je dr. Parkin za New York Times. Parkin vjeruje da će se tim sljedeći put vjerojatno pozabaviti malim nizom memorije.

Uzbudljivo u ovom radu nisu kratkoročne implikacije, već dugoročni ciljevi. Izuzetno je teško modelirati ponašanje i funkciju sustava ako ne možete izgraditi njegov reprezentativni model. Projekt Plavi mozak jedan je od vodećih svjetskih napora za simulaciju neuronske strukture. Posljednja velika prekretnica u projektu bila je simulacija staničnog mezosklopa sa 100 neokortikalnih stupova i ukupno milijun stanica. To je zahtijevalo upotrebu IBM Blue Gene / P, jedno od najučinkovitijih postojećih superračunala. Trenutno je za simuliranje jedne pojednostavljene komponente mozga štakora potreban višestruki red veličine veće snage nego što to koristi organski mozak.

Ciljevi projekta Blue Brain

I zato su avansi poput ove stvari. Sposobnost modificiranja izolacijskih svojstava materijala bez primjene električne energije mogla bi biti presudna za buduće pokušaje smanjenja modeliranja mozga prema dolje. Stvaranje sklopova koji modeliraju funkcije sinapse (čak i ako to čine nesavršeno i vrlo jednostavno) može nam pomoći da shvatimo kako funkcioniraju njihovi biološki kolege. Moglo bi dramatično smanjiti potrošnju energije (i otpadnu toplinu) generiranu takvim pokušajima, baš kao što je pojava moderne proizvodnje poluvodiča smanjila računala od struktura koje se uklapaju u skladišta u džepove.

Uzbudljiv je, ako je mali, korak u pravom smjeru.

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com