Протонные искусственные синапсы в миллион раз быстрее человеческих

Человеческий мозг – самый мощный процессор из существующих благодаря уникальной структуре нейронов и синапсов. Если воплотить этот принцип в вычислительной технике, компьютеры смогут работать более быстро и экономно, выполняя параллельные операции обрабатывая данные в памяти, не перенося их между компонентами. Нейронные сети используют эту технологию, но у них есть собственные аппаратные ограничения, https://newatlas.com/computers/protonic-artificial-synapse-r... New Atlas.

Одно из этих ограничений, похоже, преодолели специалисты из Массачусетского технологического института (США). Они разработали новый тип программируемого резистора, электронного компонента аналоговых процессоров. Проводимость таких устройств можно менять включать и выключать, а массив таких резисторов позволяет обрабатывать и передавать информацию, как это делают биологические нейроны и синапсы.

В данном случае команда инженеров внесла несколько важных дополнений. Во-первых, резисторы проводят протоны, мельчайшие ионы, способные двигаться с молниеносной скоростью. Но главное изменение – это твердый электролит из фосфоросиликатного стекла (диоксида кремния с небольшой щепоткой фосфора). Этот неорганический материал обладает высокой протонной проводимостью при комнатной температуре благодаря наноскопическим порам.

Под действием сильного электрического поля до 10 вольт протоны начинают носиться через устройство с высокой скоростью. Таким образом, аналоговое устройство пригодно для передачи данных в миллион раз быстрее, чем предыдущие версии – в том числе, синапсы человека.

Не менее важно и то, что такой резистор не ломается через миллионы циклов, поскольку малый размер и масса протонов означают, что они разрушают материал. А раз фосфоросиликатное стекло не проводит электроны, через устройство проходит очень мало электрического тока, поэтому оно остается холодным и снижает расход энергии.

Два года назад команда ученых из MIT https://hightech.plus/2020/06/22/iskusstvennii-sinaps-sravny... искусственный синапс, который в процессе выполнения задач потребляет примерно столько же энергии, сколько синапс биологического мозга. То есть в миллион раз меньше, чем традиционный полевой транзистор. Область применения этих вольфрамовых синапсов, как несложно догадаться, — нейронные сети.