Дослідники з Університету штату Вашингтон побудували пристій, який наближає наступне покоління комп’ютерів з нейроморфними процесорами. Одним з ключових елементів для виробництва таких процесорів став бджолиний мед.
Використовуючи мед дослідники побудували мемристор – перспективний елемент для процесорів наступного покоління. Для виготовлення мемристора мед спочатку перетворили у тверду форму, а потім потримали його між двома металевими електродами, подібно до того, як синапси мозку лежать між парами нейронів.
Після створення мемристора дослідники з Університету штату Вашингтон перевірили його швидкість перемикання – елемент показав швидкість зміни свого стану на рівні від 100 до 500 наносекунд.
Успішні випробування мемристора з органічного матеріалу, вважають дослідники, має допомогти прокласти шлях для біологічно розкладних, стійких і органічних обчислювальних систем.
«Це дуже маленький пристрій із простою структурою, але він має дуже схожі функції з нейроном людини. Це означає, що якщо ми зможемо інтегрувати мільйони або мільярди цих медових мемристорів разом, то їх можна перетворити в нейроморфну систему, яка функціонує так само, як людський мозок», – розповів доцент Школи інженерії та комп’ютерних наук Університету штату Вашингтон Фен Чжао.
Використовувані сьогодні процесори засновані на архітектурі фон Неймана, яка розбиває обчислювальну машину на кілька блоків: інструменти введення (клавіатура, миша), обчислення та зберігання (процесор, пам’ять), виведення (монітор, принтер).
Механізми введення, обробки і виведення використовують набагато більше енергії в порівнянні з людським мозком. Наприклад, суперкомп’ютер Fugaku від Fujitsu використовує 28 мільйонів Вт для роботи, тоді як людський мозок використовує лише приблизно 10-20 Вт. Ось чому такі компанії, як Intel і IBM, працюють над нейроморфними чіпами, які імітують роботу мозку людини.
Людський мозок має понад 100 мільярдів нейронів з більш ніж 1000 тисячами синапсів або зв’язків між ними. Оскільки кожен нейрон може як обробляти, так і зберігати дані, мозок набагато ефективніший, ніж традиційний комп’ютер.
У той же час, звичайні комп’ютерні чипи створені з використанням невідновлюваних і токсичних матеріалів. Тоді як нейроморфні чипи, на кшталт того, що створили дослідники з Університету штату Вашингтон, можуть бути виготовлені з використанням біологічно розкладних матеріалів.
У майбутньому команда Чжао прагне зменшити розмір своїх медових мемристорів з мікромасштабу, який дорівнює розміру людського волосся, до нанорозміру, який становить приблизно 1/1000 людського волосся. Зробивши це, дослідники зможуть об’єднати мільйони або навіть мільярди медових мемристорів разом, щоб створити повноцінну нейроморфну обчислювальну систему.
