Нов вид транзистор имитира работата на синапсите в нервната тъкан на човешкия мозък
(снимка: CC0 Public Domain)
Френски изследователи разработват нов вид транзистор, предназначен да играе ролята на „силициев мозък” – той може точно да имитира работата на синапсите в нервната система на човека.
Транзисторът, създаден от учените в центъра CEA-Leti, има около 50 състояния, вместо две както в съвременната цифрова електроника. „Аналоговият” транзистор имитира работата на синапсите в нервната тъкан на човешкия мозък, при почти същите енергия и скорост. С такива транзистори могат да се изградят невронни процесори от ново поколение с впечатляващи възможности.
Френската разработка се доближава най-много до симулирането на начина, по който взаимодействат мозъчните неврони, казват учените от CEA-Leti. Транзисторът е миниатюрен като синапс, консумира същото количество енергия и работи на същия принцип – не се превключва от един импулс, а след пристигане на критична маса от сигнали.
Синапсът не реагира на отделни нервни импулси. За да се задейства сигнал по-нататък в невронната мрежа, са необходими множество стимулиращи реакции в синапсите. Само тогава конкретен неврон ще задейства потенциал в своята мрежа от дендрити, за да предаде информация на други неврони, свързани с него.
Друго сходство между новия транзистор и синапса е, че и двата са йонни. Транзисторът се възползва от същата електрохимична реакция като синапса. Каналът на транзистора се състои от титанов оксид, през който преминават литиевите йони. В зависимост от техния брой, те променят електронната проводимост на канала. Транзисторът консумира 1 fJ/µm2, същото количество енергия като синапса – това е 100 пъти по-малко отколкото при усъвършенстваната резистивна памет.
Дебелината на транзистора е само 200 нм, а броят на циклите на превключване е повече от 100 000. Изследователите са усвоили начин за създаване на масиви от транзистори върху 200-нм силициеви пластини, използвайки стандартни CMOS-съвместими производствени процеси.
Транзисторните матрици са изпитани на място в лабораторията с еталонния MNIST тест за разпознаване на изображения и се представят добре. Но пред учените има още много работа, за да потвърдят жизнеспособността на концепцията за изграждане на невронни чипове на базата на такива транзистори.
„Всички тези елементи са обнадеждаващи, но ние сме само в първите етапи от процеса на оценка. Трябва да продължим да развиваме транзистора до зрялост и да предоставим задълбочена оценка на неговата издръжливост и надеждност”, казва един от учените в изследователския екип на CEA-Leti.