Prinsip "lupa memristor" mirip dengan prinsip neuron otak

Otak manusia adalah sistem yang sangat kompleks. Para ilmuwan telah mencoba selama ratusan tahun untuk belajar secara terperinci tentang apa yang terjadi di dalam. Sekarang, dengan perkembangan teknologi komputer, ini menjadi jauh lebih baik dari sebelumnya. Proses mempelajari otak telah bergerak dari tanah dan secara bertahap bergerak maju.

Sudah lama diketahui bahwa kita secara tradisional tidak terlalu kuat dalam melakukan perhitungan yang rumit, tetapi otak kita secara bersamaan melakukan banyak tugas. Selain itu, ia melakukan banyak tugas lebih baik daripada mesin. Misalnya, pengenalan gambar diberikan kepada seseorang dengan sangat baik. Komputer, bahkan sistem saraf yang kompleks, lebih buruk. Fitur lain dari manusia adalah bahwa bahkan perhitungan paling rumit yang kita lakukan dengan biaya energi yang jauh lebih rendah daripada komputer. Tidak heran jika para ilmuwan berusaha membangun setidaknya model otak manusia yang disederhanakan.

Ini biasanya model perangkat lunak. Sekarang ada upaya untuk membuat perangkat keras yang dapat bertindak sebagai sistem neuron di bagian tertentu dari otak manusia. Model seperti itu, misalnya, sebelumnya mencoba membuat spesialis dari Apple, Intel dan beberapa perusahaan lain menggunakan elemen semikonduktor konvensional. Sebagai bagian dari proyek baru, yang sedang dilaksanakan oleh upaya gabungan dari beberapa perusahaan dan organisasi, termasuk Hewlett Packard Enterprise dan bahkan Angkatan Udara AS, adalah mungkin untuk mengembangkan memristor yang berperilaku seperti neuron. Pekerjaan yang dilakukan baru-baru ini oleh elemen semacam itu telah menentukan responsnya. Ini dicapai oleh spesialis dengan menyemprot logam dalam memristor padat.

Para ahli mengusulkan desain elemen ini setelah mempelajari prinsip operasi neuron konvensional. Dalam banyak kasus, aktivitas neuron ditentukan tidak hanya oleh jenis sinyal yang diterima oleh elemen ini. Bahkan, elemen ini memiliki memori jangka pendek. Jika neuron tertentu telah menerima sinyal di masa lalu, maka lebih mudah untuk diaktifkan daripada neuron yang belum menerima sinyal tersebut. Seiring waktu, jika neuron tidak menerima sinyal, responsnya kembali normal.

Para ilmuwan memutuskan untuk membuat elemen buatan yang akan merespons sinyal dengan cara ini. Idenya terwujud, untuk ini perlu menggunakan beberapa prestasi ilmu pengetahuan dan teknologi. Secara khusus, hasil penelitian oleh para ilmuwan material bermanfaat.

Memristor disebutelemen pasif dalam mikroelektronika, mampu mengubah resistansi tergantung pada muatan yang mengalir melaluinya (integral saat ini selama operasi). Pengoperasian alat dipastikan dengan transformasi kimia dalam film tipis dua lapis titanium dioksida (5 nm). Salah satu lapisan film sedikit kehabisan oksigen, dan lowongan oksigen bermigrasi di antara lapisan di bawah aksi tegangan listrik yang diterapkan ke perangkat.



Para penulis penelitian menciptakan memristor berdasarkan silikon, oksigen dan nitrogen. Untuk mengalihkan memristor ke keadaan "aktif", para ilmuwan menggunakan partikel terkecil dari perak. Begitu arus diterapkan ke memristor, elemen memanas. Pemanasannya menyebabkan dispersi perak dalam media padat memristor. Ada "kabel" yang menghubungkan kedua ujung memristor. Akibatnya, memristor menjadi penghantar arus listrik.

Tetapi ini bahkan tidak menarik, tetapi apa yang terjadi ketika pemadaman listrik terjadi. Dalam hal ini, dapat diharapkan bahwa elemen akan berada dalam keadaan dengan resistansi rendah. Bahkan, dalam hal ini, sebuah fenomena terjadi yang disebut re-kondensasi atau pematangan Ostwald .

Ini adalah proses kondensasi fase super jenuh suatu zat pada waktu pengembangan yang terlambat, ketika tahap nukleasi selesai, dan pertumbuhan butiran besar fase baru (misalnya, tetesan dari uap) terjadi karena butir yang lebih kecil di bawah kondisi “penekan tanpa makan”, yaitu, pembubaran tetesan tanpa adhesi mereka. Fenomena ini pertama kali dijelaskan oleh Ostwald.

Dalam kasus memristor, ini berarti bahwa perak belum berbentuk nanowire untuk waktu yang lama. Partikel-partikel unsur ini bersatu, secara bertahap membesar. Partikel yang lebih kecil dari unsur yang sama datang bersama. Seorang memristor berperilaku seperti neuron. Jika sinyal berulang diaplikasikan ke memristor segera setelah menerima sinyal pertama, maka konduktivitasnya dengan elemen perak tetap sama, yaitu tinggi. Tetapi jika listrik tidak disuplai ke memristor untuk waktu yang lama, nanowire perak dibagi menjadi partikel yang lebih kecil yang menyimpang dalam volume memristor, dan konduktivitasnya turun ke nilai awal.



Para ahli percaya bahwa dengan menggunakan sekelompok memristor seperti itu, Anda dapat membangun model kecil dari sebagian otak. Sejauh ini, sederhana, tetapi jika semuanya berjalan dengan baik, para ilmuwan berharap dapat membangun komputer saraf "berpikir mendalam" pertama di dunia.

Bahan Alam , 2016. DOI: 10.1038 / NMAT4756  ( Tentang DOI ).

Source: https://habr.com/ru/post/id398055/