Вчені створили чип, що імітує роботу людського мозку

Дослідники з Кембриджського університету розробили новий тип матеріалу для комп'ютерних чипів, який може радикально змінити те, як працює штучний інтелект. Секрет успіху - у формі оксиду гафнію, що діє як «мемристор» (компонент, що імітує зв'язки між нейронами в нашому мозку). Результати дослідження опубліковані в журналі Science Advances.

Нинішні AI-системи покладаються на традиційну архітектуру, де дані постійно «бігають» туди-сюди між пам'яттю та процесором. Цей рух споживає колосальну кількість електроенергії, а світовий попит на неї продовжує зростати разом із поширенням AI.

Альтернатива — нейроморфні обчислення. Вони дозволяють обробляти та зберігати інформацію в одному місці, як це робить людський мозок. Це потенційно може знизити споживання енергії на 70% та зробити системи значно гнучкішими.

Більшість попередніх мемристорів працювали нестабільно через утворення крихітних провідних ниток (філаментів), які поводилися непередбачувано. Команда з Кембриджу пішла іншим шляхом, створивши тонку плівку на основі гафнію та додавши до неї стронцій та титан. Замість того, щоб руйнувати або вирощувати нитки, пристрій змінює свій опір плавно, регулюючи висоту енергетичного бар'єру на стику шарів.

Це забезпечило фантастичну рівномірність: пристрій працює однаково цикл за циклом.

Струми перемикання виявилися у мільйон разів нижчі, ніж у звичайних пристроїв на основі оксидів.

Стабільність оцінюється у десятки тисяч циклів перемикання без втрати властивостей.

Матеріал відтворює фундаментальні правила навчання, такі як пластичність, що залежить від часу приходу імпульсів (здатність нейронів посилювати або послаблювати зв'язки).

«Це саме ті властивості, які потрібні апаратному забезпеченню, що здатне вчитися та адаптуватися, а не просто зберігати біти», — зазначає провідний автор дослідження доктор Бабак Бахіт (Babak Bakhit).

Поки що є одна серйозна перешкода: процес виготовлення вимагає температури близько 700°C, що забагато для сучасних стандартів напівпровідникового виробництва. Зараз вчені працюють над тим, щоб знизити температуру та зробити технологію сумісною з масовим виробництвом.

Доктор Бахіт розповів, що цей успіх став результатом трьох років невдач. Прорив стався лише наприкінці 2025 року, коли він вирішив додати кисень лише після вирощування першого шару плівки.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI