Forskere opdager unikt materialedesign til hjernelignende beregninger

I løbet af de sidste årtier har computere har oplevet dramatiske fremskridt i processorkraft; imidlertid, selv de mest avancerede computere er relativt rudimentære i sammenligning med kompleksiteten og kapaciteterne i den menneskelige hjerne.

Forskere ved US Army Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory siger, at dette kan ændre sig, da de forsøger at designe computere inspireret af den menneskelige hjernes neurale struktur.

Som en del af et samarbejde med Lehigh University, Hærens forskere har identificeret en designstrategi til udvikling af neuromorfe materialer.

"Neuromorfe materialer er et navn givet til materialekategorierne eller en kombination af materialer, der giver både computer- og hukommelsesmuligheder i enheder, "sagde Dr. Sina Najmaei, en forsker og elektrotekniker med laboratoriet.

Najmaei og hans kolleger udgav et papir, "Dynamisk rekonfigurerbare elektroniske og fononiske egenskaber i interkaleret Hafnium Disulfide (HfS2), "i maj 2020 -udgaven af Materialer i dag .

Det neuromorfe computerkoncept er en in-memory-løsning, der lover størrelsesordener reduktioner i strømforbruget i forhold til konventionelle transistorer, og er velegnet til kompleks dataklassificering og behandling. Den begrænsede energieffektivitet i konventionelle transistorer er en grundlæggende teknologimangel, der hindrer fremtidige fremskridt inden for computing.

Neuromorfe materialer forskning udført i løbet af de sidste 10 år har fokuseret på at forstå de unikke egenskaber ved 2-D materialer og deres van der Waals flerlagsstrukturer.

"Resultaterne viser et stort løfte for disse materialer i elektroniske applikationer, men også vise de unikke grænseflader i disse materialer giver en hidtil uset mulighed for design af materialegenskaber, "Sagde Najmaei.

I løbet af de sidste fire år har teamet gennemførte en indsats med fokus på design af materialegenskaber til højtydende elektroniske applikationer.

"Vores forskning førte til vores Materialer i dag papir, som udvider denne indsats til at designe rekonfigurerbare egenskaber i disse materialer baseret på van der Waal/organometalliske hybridsystemer og neuromorft materialedesign, "Sagde Najmaei.

Neuromorfe computere behandler information ved hjælp af nye computermodeller, der ligner hjernens kognitive processer.

"For at behandle og foretage rationelle slutninger fra input, information og et nyt computingparadigme er påkrævet, "Najmaei sagde." Neuromorf hardware med computerens kapaciteter i hukommelsen lover at bygge bro over dette stadigt voksende teknologiske hul. "

Denne forskning er en vigtig springbræt i retning af udvikling af in-memory computing i hybrid-enheder med unikke funktionelle egenskaber til integration i kognitive sensoriske enheder og overvinder betydelige tekniske udfordringer, der hindrer en bottom-up-tilgang til strømlining af hjerneinspireret computerhardware, han sagde.

Hvis forskerne i sidste ende kan udvikle en computer, der kan opføre sig som hjernen, det ville være yderst nyttigt for krigsføreren, Sagde Najmaei.

Neuromorfe computere, som et neuralt system, ville tilbyde computerkapacitet komplet med frynsegoder, såsom robusthed over for skader, evnen til at lære, tilpasningsevne til forandring og andre. Det ville have potentiale til at reducere driftseffekten med en størrelse på 1, 000 til 1 million gange i sammenligning med nutidens computerparadigmer.

Dette behandlingsniveau ville være yderst ønskeligt for billedgenkendelse i autonome systemer, og for kunstig intelligens generelt. I betragtning af betydningen af ​​AI og autonome systemer i nutidens krigsførelse, neuromorf computing kan meget vel være en hjørnesten i en lang række fremtidige spring-ahead krigsførelsesegenskaber, Sagde Najmaei.