IBM применила фазовые материалы для имитации функций нейронов

5 августа 2016 г., 9:45

Сотрудники исследовательского центра компании IBM в Цюрихе (Швейцария) создали и продемонстрировали случайным образом срабатывающие искусственные нейроны. В них для хранения и обработки данных применены материалы с изменением фаз, в том числе теллурид германия и сурьмы с двумя стабильными состояниями: кристаллическим и аморфным.

В эксперименте команда IBM воздействовала на искусственные нейроны серией электрических импульсов. Это вызвало последовательную кристаллизацию фазового материала, и, в конечном итоге, привело к срабатыванию нейрона. Такое поведение характерно для модели «интегрировать и сработать» биологического нейрона и аналогично реакции мозга на прикосновение к чему-то горячему.

Используя функцию «интегрировать и сработать» даже одиночный нейрон может обнаруживать закономерности и выявлять в реальном времени корреляции в потоках событийных данных, например, прогнозировать погоду по данным сенсорной сети IoT, отслеживать тренды в биржевых сводках или новый культурные явления в социальных сетях. Большие массивы этих быстродействующих и экономичных нейронов могут найти применение в нейроморфных сопроцессорах для когнитивных вычислений.

Ученые IBM объединили сотни искусственных нейронов в популяции и использовали их для представления быстрых и сложных сигналов. Они показали, что такие устройства способны выдерживать миллионы переключений, соответствующих многим годам эксплуатации с частотой обновления 100 Гц. На обновление одного нейрона тратилось менее пяти пикоджоулей и средняя мощность менее 120 мкВт.

«Популяции стохастических нейронов с изменением фазы, скомбинированных с другими вычислительными наноэлементами, такими как искусственные синапсы, могут стать ключевой предпосылкой для создания нового поколения сверхплотных нейроморфных вычислительных систем», — заявил Томас Тума (Tomas Tuma), соавтор статьи об этом эксперименте, анонсированной на обложке последнего выпуска журнала Nature Nanotechnology.