Исследователи из Университета штата Вашингтон построили пристой, приближающий следующее поколение компьютеров с нейроморфными процессорами. Одним из ключевых элементов для производства таких процессоров стал пчелиный мед.
Используя медицинские исследователи построили мемристор – перспективный элемент для процессоров следующего поколения. Для изготовления мемристора мед сначала превратили в жесткую форму, а затем подержали его между двумя металлическими электродами, подобно тому, как синапсы мозга лежат между парами нейронов.
После создания мемристора исследователи из Университета штата Вашингтон проверили его скорость переключения – элемент показал скорость изменения своего состояния на уровне от 100 до 500 наносекунд.
Успешные испытания мемристора из органического материала, считают исследователи, должны помочь проложить путь для биологически разлагаемых, устойчивых и органических вычислительных систем.
«Это очень маленькое устройство с простой структурой, но у него очень похожие функции с нейроном человека. Это значит, что если мы сможем интегрировать миллионы или миллиарды этих медовых мемристоров вместе, то их можно превратить в нейроморфную систему, функционирующую так же, как человеческий мозг», – рассказал доцент Школы инженерии и компьютерных наук Университета штата Вашингтон Фен Чжао.
Используемые сегодня процессоры основаны на архитектуре фон Неймана, разбивающей вычислительную машину на несколько блоков: инструменты ввода (клавиатура, мышь), вычисление и хранение (процессор, память), вывод (монитор, принтер).Механизмы ввода, обработки и вывода используют гораздо больше энергии по сравнению с человеческим мозгом. Например, суперкомпьютер Fugaku от Fujitsu использует 28 миллионов Вт для работы, в то время как человеческий мозг использует всего примерно 10-20 Вт. Вот почему такие компании, как Intel и IBM, работают над нейроморфными чипами, имитирующими работу мозга человека.
Человеческий мозг имеет более 100 миллиардов нейронов с более чем 1000 тысяч синапсов или связей между ними. Поскольку каждый нейрон может как обрабатывать, так и хранить данные, мозг гораздо эффективнее традиционного компьютера.
В то же время, обычные компьютерные чипы созданы с использованием невосстанавливаемых и токсичных материалов. В то время как нейроморфные чипы, вроде того, что создали исследователи из Университета штата Вашингтон, могут быть изготовлены с использованием биологически разлагаемых материалов.
В будущем команда Чжао стремится уменьшить размер своих медовых мемристоров с микромасштаба, равный размеру человеческих волос, до наноразмера, который составляет примерно 1/1000 человеческих волос. Сделав это, исследователи смогут объединить миллионы или даже миллиарды медовых мемристоров вместе, чтобы создать полноценную нейроморфную вычислительную систему.
