Ny undersøgelse af ferroelektri giver køreplan til logik med flere værdier til neuromorf computing

Forskning offentliggjort onsdag, i Naturvidenskabelige rapporter lægger et teoretisk kort til brug af ferroelektrisk materiale til at behandle oplysninger ved hjælp af logik med flere værdier - et spring ud over de enkle og nuller, der udgør vores nuværende computersystemer, der kunne lade os behandle oplysninger meget mere effektivt.

Computersproget er skrevet med kun to symboler - et og nuller, betyder ja eller nej. Men en verden af ​​rigere muligheder venter os, hvis vi kunne udvide til tre eller flere værdier, så den samme fysiske switch kunne kode meget mere information.

"Mest vigtigt, denne nye logiske enhed vil muliggøre informationsbehandling ved hjælp af ikke kun "ja" og "nej", men også "enten ja eller nej" eller "måske" operationer, "sagde Valerii Vinokur, en materialeforsker og fremtrædende stipendiat ved U.S. Department of Energy's Argonne National Laboratory og den tilsvarende forfatter på papiret, sammen med Laurent Baudry med Lille University of Science and Technology og Igor Lukyanchuk med University of Picardie Jules Verne.

Sådan fungerer vores hjerne, og de er noget i størrelsesordenen en million gange mere effektive end de bedste computere, vi nogensinde har formået at bygge - samtidig med at de forbruger størrelsesordener mindre energi.

"Vores hjerner behandler så meget mere information, men hvis vores synapser blev bygget som vores nuværende computere er, hjernen ville ikke bare koge, men fordampe fra den energi, de bruger, "Sagde Vinokur.

Mens fordelene ved denne type computing, kaldet logik med flere værdier, har længe været kendt, problemet er, at vi ikke har opdaget et materielt system, der kunne implementere det. Lige nu, transistorer kan kun fungere som "tændt" eller "slukket", "så dette nye system skulle finde en ny måde til konsekvent at vedligeholde flere stater - samt være let at læse og skrive og, ideelt set, at arbejde ved stuetemperatur.

Derfor Vinokur og teamets interesse for ferroelektriske, en klasse materialer, hvis polarisering kan styres med elektriske felter. Da ferroelektrisk fysisk ændrer form, når polarisationen ændres, de er meget nyttige i sensorer og andre enheder, såsom medicinske ultralydsmaskiner. Forskere er meget interesserede i at trykke på disse egenskaber til computerhukommelse og andre applikationer; men teorien bag deres adfærd er meget stadig ved at dukke op.

Det nye papir indeholder en opskrift, hvormed vi kan udnytte egenskaberne af meget tynde film af en bestemt klasse af ferroelektrisk materiale kaldet perovskitter.

Ifølge beregningerne, perovskitfilm kunne indeholde to, tre, eller endda fire polarisationspositioner, der er energisk stabile - "så de kunne 'klikke' på plads, og dermed give en stabil platform til kodning af information, "Sagde Vinokur.

Teamet beregnede disse stabile konfigurationer og hvordan man manipulerer polarisationen for at flytte den mellem stabile positioner ved hjælp af elektriske felter, Sagde Vinokur.

"Når vi indser dette i en enhed, det vil enormt øge effektiviteten af ​​hukommelsesenheder og processorer, "Sagde Vinokur." Dette giver et betydeligt skridt i retning af realisering af såkaldt neuromorf computing, som stræber efter at modellere den menneskelige hjerne. "

Vinokur sagde, at teamet arbejder med eksperimentelle for at anvende principperne for at skabe et arbejdssystem.

Studiet, med titlen "Ferroelektrisk symmetribeskyttet multibit-hukommelsescelle, "blev offentliggjort den 8. februar.