En undersøgelse af nye neuromorfe enheder og arkitekturer aktiveret af nanomaterialer

Et par materialevidenskabelige og ingeniørforskere ved Northwestern University har foretaget en undersøgelse af nye neuromorfe enheder og arkitekturer, der kan muliggøres ved brug af nanomaterialer. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur nanoteknologi , Vinod Sangwan og Mark Hersam skitserer de tre hovedtyper af nanomaterialer, der kan erstatte de meget større komponenter, der i øjeblikket bruges i computersystemer.

Som Sangwan og Hersam bemærker, computerteknologi står ved en skillevej. Dataloger og brugere ønsker en fortsættelse af de fremskridt, der er sket i løbet af de sidste par årtier ud i fremtiden. Enhederne i dag repræsenterer en meget betydelig forbedring i forhold til dem for blot to eller tre årtier siden. Men der er to hovedhindringer lige over horisonten, der vil forhindre sådanne forbedringer i fremtiden:størrelse og kraft.

Ingeniører rykker stadig tættere på de fysiske størrelsesbegrænsninger af computerchips - fysikken dikterer, at mikrokredsløb kun kan gøres så små. Det betyder, at noget andet skal erstatte dem, hvis computere skal fortsætte med at udvikle sig. Det andet problem er mængden af ​​energi, som computere bruger. Tidligere forskning har vist, at de typer af neurale netværk, der er planlagt for fremtiden, kræver mere energi. Nogle har anslået, at det ville tage mere, end der produceres i hele verden i dag. I denne nye indsats, forskerne behandler det andet problem og foreslår, at svaret ligger i at lave computere ved hjælp af nanomaterialer. De fortsætter med at gennemføre en undersøgelse af sådanne enheder og arkitekturer, som i øjeblikket er i fokus for forskningsindsatsen.

For at udføre deres undersøgelse, forskerne opdeler, hvad de beskriver som neuromorfe enheder, med tre typer nanomaterialer:nuldimensionelle, endimensionel og todimensional. De bemærker, at hver har sine fordele og ulemper, såsom de optiske egenskaber af 0D fotoniske systemer og ligheden mellem 1-D nanomaterialer og rørformede axoner. Selv den største i gruppen, todimensionelle nanomaterialer, kan bruges til ting som synaptiske modstande eller som struktur for hukommelseschips på flere niveauer. De bemærker også, at alle tre nanomaterialetyper udviser betydelig synaptisk plasticitet, hvilket ville bringe sådanne enheder tættere på at efterligne den menneskelige hjerne.

© 2020 Science X Network