Neurontransistoren opfører sig som en hjerne -neuron

(Phys.org) - Forskere har bygget en ny type "neurontransistor" - en transistor, der opfører sig som en neuron i en levende hjerne. Disse enheder kan danne byggestenene i neuromorf hardware, der kan tilbyde hidtil usete beregningsmuligheder, såsom læring og tilpasning.

Forskerne, S. G. Hu og medforfattere ved University of Electronic Science and Technology of China og Nanyang Technological University i Singapore, har udgivet et papir om neurontransistoren i et nyligt nummer af Nanoteknologi .

For at en transistor kan opføre sig som en biologisk neuron, den skal være i stand til at implementere neuronlignende funktioner-især vægtede summerings- og tærskelfunktioner. Disse refererer til en biologisk neurons evne til at modtage vægtede indgangssignaler fra mange andre neuroner, og derefter for at opsummere inputværdierne og sammenligne dem med en tærskelværdi for at afgøre, om der skal affyres eller ej. Den menneskelige hjerne har titusinder af milliarder af neuroner, og de udfører konstant vægtede summerings- og tærskelfunktioner mange gange i sekundet, der tilsammen styrer alle vores tanker og handlinger.

I den nye undersøgelse, forskerne konstruerede en neurontransistor, der fungerer som en enkelt neuron, i stand til vægtede summerings- og tærskelfunktioner. I stedet for at være lavet af silicium som konventionelle transistorer, neurontransistoren er lavet af en todimensionel flage molybdendisulfid (MoS ₂ ), som tilhører en ny klasse af halvleder kaldet overgangsmetal dichalcogenider.

For at demonstrere neurontransistors neuronlignende adfærd, forskerne viste, at det kan styres af enten en port eller to porte samtidigt. I sidstnævnte tilfælde, neurontransistoren implementerer en summeringsfunktion. At demonstrere, forskerne viste, at neurontransistoren kan udføre en tælleopgave analog med at flytte perlerne i en to-perle abacus, sammen med andre logiske funktioner.

En af fordelene ved neurontransistoren er dens driftshastighed. Selvom andre neurontransistorer allerede er blevet bygget, de fungerer typisk ved frekvenser på mindre end eller lig med 0,05 Hz, hvilket er meget lavere end den gennemsnitlige affyringshastighed for biologiske neuroner på cirka 5 Hz. Den nye neurontransistor fungerer i et bredt frekvensområde på 0,01 til 15 Hz, som forskerne forventer vil tilbyde fordele ved udvikling af neuromorf hardware.

I fremtiden, forskerne håber at tilføje flere kontrolporte til neurontransistoren, skabe en mere realistisk model af en biologisk neuron med dens mange input. Ud over, forskerne håber at integrere neurontransistorer med memristorer (som anses for at være den mest egnede enhed til implementering af synapser) for at konstruere neuromorfe systemer, der kan fungere på samme måde som hjernen.

© 2017 Phys.org