Francuscy naukowcy poinformowali, że udało im się stworzyć memrystor. Otwiera to drogę do opracowania nowej generacji procesorów oraz sieci neuronowych.
Memrystor to fachowe określenie sztucznej synapsy. Synapsy w ludzkim mózgu odpowiadają m.in. za umiejętność zapamiętywania i uczenia się. Naukowcy inspirację do badań czerpią z funkcjonowania ludzkiego mózgu, a ich celem jest projektowanie coraz bardziej inteligentnych maszyn. Prace nad systemami neuromorficznymi, czyli specyficznymi komputerami, działającymi podobnie jak ludzki mózg trwają od dawna i są prowadzone przez największe ośrodki naukowe na całym świecie –także w Polsce.
Duży krok w tym kierunku poczynili francuscy naukowcy z Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS, Krajowe Centrum Badań Naukowych) przy współpracy z kolegami z uniwersytetów w Bordeaux, Paris-Sud oraz Evry. Badaczom udało się stworzyć memrystor bezpośrednio na chipie.
W dużym uproszczeniu podstawą pracy naszego mózgu są neurony i synapsy, czyli połączenia między neuronami. Jeden neuron łączy się z drugim poprzez synapsę. Dobre połączenie między neuronami powoduje, że informacje między nimi w mózgu są przekazywane sprawnie. Jednocześnie, kiedy informacja przepływa przez synapsy regularnie, to automatycznie je zmienia, dzięki czemu potrafimy zapamiętywać i uczyć się. Im bardziej synapsa jest stymulowana, tym połączenie jest silniejsze, a zdolność uczenie się i zapamiętywania jest większa. Memrystor stworzony przez badaczy działa w podobny sposób.
Prace Francuzów mogą utorować drogę do opracowania sieci sztucznych synaps - inteligentnych systemów, które wymagają mniej czasu i energii do uczenia się i mogą to robić samodzielnie. Badacze opracowali też model fizyczny, który wyjaśnia zdolność do uczenia się.
Memrystor został stworzony dzięki umieszczeniu cienkiej warstwy ferroelektrycznej ułożonej pomiędzy dwiema elektrodami. Opór może być regulowany za pomocą impulsów napięcia podobnych do tych w neuronach. Połączenie między elektrodami będzie mocne, gdy opór będzie niski i na odwrót. Zdolność memrystorów do uczenia się bazuje właśnie na tej oporności.
Dzięki pacom badaczy z Francji będzie można opracować sieci neuronowe mogące wykonywa zadanie, które obecnie były niemożliwe.
Spore osiągnięcia w tej dziedzinie mają także Polacy. Naukowcy z Uniwersytetu Łódzkiego od kilku lat pracują nad sztucznymi synapsami, które będą niezbędnym elementem komputera neuromorficznego, odwzorowującego pracę ludzkiego mózgu. Więcej na ten temat można przeczytać w tekście: Sztuczne synapsy krokiem na drodze do sztucznego mózgu.
Wyniki prac zostały opublikowane w piśmie „Nature Communications”.
Źródło: CNRS, Nature, fot. CC.2.0/Manel Torralba/Flickr
