Syntetyczna sieć imituje dynamikę pracy mózgu

Układy neuromorficzne to systemy obliczeniowe mające przetwarzać sygnały w sposób jak najbardziej imitujący pracę mózgu, którego neurony tworzą dynamiczną sieć, cały czas tworząc nowe połączenia. Ce Feng wraz ze współpracownikami (wszyscy z University of Science and Technology of China) opublikowali w „Science Advances” wyniki eksperymentów nad tego rodzaju układem. Zastosowali w nim szczególne materiały zwane izolatorami Motta.

Materiały Motta zachowują się jak izolatory, mimo że wg klasycznej teorii przewodnictwa w ciałach stałych, czyli modelu pasmowego, powinny być przewodnikami. Przyczyną są silne interakcje pomiędzy elektronami. Można jednak wywołać w nich przepływ prądu, np. poprzez przyłożenie wysokiej temperatury. Następuje wtedy zjawisko IMT (tranzycja izolator-metal), w wyniku którego materiał Motta zaczyna działać jak przewodnik.

Badany układ miał następującą budowę – na warstwie dwutlenku wanadu (izolatora Motta) o grubości 100 nm wytworzono elektrody z chromu i złota. Główna, największa elektroda, podłączona była do źródła prądu, wokół niej umieszczono pięć mniejszych. Odległości pomiędzy główną elektrodą i pozostałymi wynosiły ok. 20 μm. Gdyby więc udało się wzbudzić proces IMT w warstwie tlenku pod nimi, można by zaobserwować przepływ prądu.

Zespół użył wiązki lasera, aby termicznie wywołać tranzycję izolator-metal pomiędzy elektrodami. Zaobserwowano powstanie filamentu (ścieżki przewodzącej) i zarejestrowano przepływ sygnału, którego intensywność była związana z mocą lasera. Ścieżka utrzymywała się po usunięciu lasera. Nawet bez ponownego wzbudzenia termicznego była zdolna do przewodzenia.

Naukowcy mogli więc wybiórczo aktywować transmisję pomiędzy wybranymi elektrodami, nadawać połączeniom różne wagi i utrwalać ścieżki przewodzące, tworząc zorganizowany system przesyłu sygnałów. Takie układy mogłyby w przyszłości pomóc w budowie bardziej zaawansowanych neuromorficznych sieci obliczeniowych.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.