Инженеры MIT сконструировали «мозг на чипе»

Мемристоры, или транзисторы с памятью, являются важным элементом нейроморфных устройств, в которых они выполняют функцию синапса – интерфейса между двумя нейронами. Синапс получает сигнал от одного нейрона в виде ионов и отправляет соответствующий сигнал следующему нейрону.

Транзистор в обычных схемах передаёт информацию в двоичном виде, переключаясь между двумя величинами, 0 и 1. Мемристор, как и синапс в мозге, работает с градациями силы сигнала, и поэтому может передавать значительно более широкий диапазон значений, чем двоичный транзистор. Кроме того, он способен запоминать и воспроизводить отклик на определённый входящий сигнал, заменяя в одиночку множество транзисторов и конденсаторов.

Ученые предполагают, что мемристоры будут занимать гораздо меньше места в микросхеме, чем обычные транзисторы, что позволит создавать мощные портативные вычислительные устройства, не зависящие от суперкомпьютеров или от подключения к Интернету.

Прообразом такого будущего мемристорного чипа стало устройство, созданное сотрудниками Массачусетского технологического института (MIT), о котором они рассказали в недавнем выпуске журнала Nature Nanotechnology.

Их разработка площадью примерно в один квадратный миллиметр, содержит десятки тысяч мемристорных «синапсов». Каждый из них состоит из аморфной кремниевой прослойки и двух электродов – кремниевый анод и серебряный катод с добавкой меди, стабилизирующей интерфейс Si-Ag.

«До сих пор искусственные сети синапсов существовали лишь в программном виде. Мы пытаемся создать реальные аппаратные нейронные сети для портативных систем искусственного интеллекта, – говорит Джи Хван Ким (Jeehwan Kim), доцент кафедры машиностроения в MIT.  – Нейроморфное устройство, подключенное к камере вашего автомобиля сможет распознавать свет фар и объекты и принимать решение немедленно, без необходимости подключения к Интернету. Мы надеемся, что энергосберегающие мемристоры позволят выполнять эти задачи прямо на месте и в реальном времени».

В первых испытаниях синаптическая сеть на чипе успешно продемонстрировала способность запоминать монохромное изображение (каждому пикселю соответствовал один мемристор чипа), а также выполнять с ним элементарные операции обработки, такие как размытие или увеличение чёткости.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365