Magnetisk enhed i nanoskala efterligner neuronernes adfærd og kan genkende menneskelige lydsignaler

(Phys.org) – Et team af forskere med medlemmer fra Frankrig, Japan og USA har skabt en magnetisk enhed i nanoskala, der efterligner neuronernes adfærd og kan bruges til at genkende menneskelige lydsignaler. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , teamet beskriver, hvordan de byggede deres enhed, hvordan det virker, og hvor nøjagtige de fandt resultaterne. Frank Hoppensteadt med Courant Institute of Mathematical Sciences tilbyder et nyheder og synspunkter om arbejdet udført af teamet og skitserer ideerne bag neuromorfe (hjernelignende) computere, og hvordan nogle af dem bliver skabt.

Som deres navn antyder, neuromorfe computere er computerenheder, der fungerer ved at efterligne den måde, den menneskelige hjerne fungerer på - i sådanne systemer, forskere skaber enheder beregnet til at efterligne neuroner, synapser, osv. I denne nye indsats, forskerne byggede sådan en enhed og brugte den til at genkende menneskelige lydsignaler. Især sådanne enheder er typisk analoge snarere end digitale og forventes at give nogle fordele i forhold til traditionelle computere (reduceret energibehov, oplæring og højere dataoverførselshastigheder), hvis de kan udvikles. I denne nye indsats, forskerne byggede en nanoskala neuromorf computer med 400 neuroner arrangeret i et array og placeret på en computerchip.

Neuronerne var repræsenteret af bittesmå tre-lags søjler - et ikke-magnetisk afstandsstykke mellem to ferromagnetiske lag. En kontinuerlig elektrisk strøm inducerede direkte magnetisering i toppen af ​​neuronen, og en sekundær strøm fik magnetiseringen til at oscillere på en stabil måde. For at bruge arrayet som en computerenhed, forskerne talte et enkeltcifret tal som "en" højt ind i en mikrofon, som førte lyden til en digital processor, der konverterede den til et elektrisk signal. Det elektriske signal blev derefter ført til den neuron-efterlignende chip, som forskerne omtalte som et reservoir. En anden digital computer læste neuronernes svingninger, analyseret dem, og derefter at oversætte resultatet til en menneskegenkendelig form, såsom at vise ordet "en" på en videoskærm. Ved test af enheden med flere stemmer, holdet fandt, at det var 99,6 procent nøjagtigt.

Enheden er tydeligvis rudimentær, og blev bygget udelukkende til forskningsformål, men det viser, at neuromorfe computere er mere end simple fantasier – de kan meget vel forstærke fremtidige computere, tilbyde nye måder at behandle information på.

© 2017 Phys.org