Arbejdende elektroniske kredsløb produceret gennem kunstig evolution

Forskere fra MESA+ Institute for Nanotechnology og CTIT Institute for ICT Research ved University of Twente i Holland har produceret fungerende elektroniske kredsløb, der er blevet udviklet på en radikalt ny måde, ved hjælp af metoder, der ligner darwinistisk evolution. Størrelsen af ​​disse kredsløb er sammenlignelig med størrelsen af ​​deres konventionelle modstykker, men de er meget tættere på naturlige netværk som den menneskelige hjerne. Resultaterne lover en ny generation af kraftfulde, energieffektiv elektronik, og er blevet publiceret i det fremtrædende førende britiske tidsskrift Natur nanoteknologi .

Udviklingen af ​​digitale computere er en af ​​de største succeser i det 20. århundrede. I de seneste årtier har computere er blevet stadig stærkere ved at integrere stadig mindre komponenter på siliciumchips. Imidlertid, det bliver svært og dyrt at drive miniaturisering. Nuværende transistorer består kun af en håndfuld atomer, og det er en stor udfordring at producere chips, hvor de millioner af transistorer har de samme egenskaber. En anden ulempe:Energiforbruget er ved at nå uacceptable niveauer. Behovet for alternativer er indlysende, og forskere henvender sig til naturlige processer. Evolution har ført til kraftige computersubstrater som organiske hjerner, som løser komplekse problemer på en energieffektiv måde. Naturen har udviklet komplekse netværk, der kan udføre mange opgaver parallelt.

Forskernes tilgang ved University of Twente er baseret på metoder, der ligner dem, der findes i naturen, ved hjælp af netværk af guld-nanopartikler til udførelse af væsentlige beregningsopgaver. I modsætning til konventionel elektronik, denne proces involverer ikke designet kredsløb. Ved at bruge 'designløse' systemer, forskerne undgår dyre designfejl. Beregningskraften i deres netværk aktiveres ved at anvende kunstig evolution. Denne hurtige udvikling tager mindre end en time, i stedet for millioner af år. Ved at anvende elektriske signaler, et enkelt netværk kan konfigureres til 16 forskellige logiske porte. Den evolutionære tilgang arbejder omkring - eller kan endda drage fordel af - mulige materialefejl, der kan være fatale i konventionel elektronik.

Det er første gang, at forskere har realiseret robust elektronik ved hjælp af kunstig evolution på afstandsskalaer, der konkurrerer med kommerciel teknologi. Dette baner vejen for at udføre mere komplekse opgaver, som er svære at udføre på nuværende digitale computere, eller som tager meget tid og energi. Forskerne forestiller sig et spektrum af mulige anvendelser, herunder bærbar elektronik eller medicinsk teknologi.