Physicists make tools to mimic biological memory

Οι φυσικοί κάνουν εργαλεία για να μιμούνται τη βιολογική μνήμη

Οι ερευνητές του Ινστιτούτου Φυσικής και Τεχνολογίας της Μόσχας έχουν επινοήσει μια συσκευή που μοιάζει με πυέλου στον ζωντανό εγκέφαλο, ο οποίος αποθηκεύει και ξεχνάει τις πληροφορίες αργά όταν δεν είναι προσβάσιμος για πολύ καιρό.

Η νέα συσκευή βασίζεται σε σημείωση δεύτερης τάξης και βασίζεται στο οξείδιο του άφνιου και παρέχει δυνατότητες σχεδιασμού νευρώνων κατά τρόπο συνεπή με την κατάσταση βιολογικής εκμάθησης του εγκεφάλου. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στις διεπαφές εφαρμογής υλικού ACS.

Οι νευρωνικοί υπολογιστές, που επιτρέπουν την τεχνητή νοημοσύνη, μιμούνται τη λειτουργία του εγκεφάλου Ο εγκέφαλος αποθηκεύει δεδομένα με τη μορφή νεροχύτη, ένα δίκτυο συνδέσεων μεταξύ νευρώνων.

Οι περισσότεροι νευρωνικοί υπολογιστές έχουν μια παραδοσιακή ψηφιακή δομή και χρησιμοποιούν μαθηματικά μοντέλα για να καλέσουν εικονικούς νευρώνες και σφιγκτήρες.

Εναλλακτικά, ένα πραγματικό ηλεκτρονικό στοιχείο στο τσιπ μπορεί να σταθεί για κάθε νευρώνα και να συγχρονιστεί στο δίκτυο.

Αυτή η αποκαλούμενη αναλογική προσέγγιση έχει τη δυνατότητα να επιταχύνει τον υπολογισμό και να μειώσει το κόστος ενέργειας.

Το κύριο στοιχείο του προεπιλεγμένου αναλογικού νευρικού υπολογιστή αποθηκεύεται. Ο όρος είναι ένα portmanteau της “μνήμης” και “αντιστάσεως”, το οποίο σε μεγάλο βαθμό προτείνει: μια κυψέλη μνήμης ενεργεί ως αντίσταση.

Εάν μιλάμε αργά, η υψηλή αντίσταση θα κωδικοποιήσει το μηδέν, και η χαμηλή αντίσταση θα κωδικοποιήσει μία.

Αυτό αντιστοιχεί στο πώς γίνεται η syncap σήμα μεταξύ δύο νευρώνων (ένα), ενώ δεν υπάρχει κανένα σημάδι για ένα κενό, άδειο syncap.

Αλλά υπάρχει ένας μαγνήτης: στον πραγματικό εγκέφαλο, οι ενεργές συνάψεις τείνουν να ενισχύονται με την πάροδο του χρόνου, ενώ το αντίθετο ισχύει για τις αρνητικές θέσεις.

Αυτό το φαινόμενο, γνωστό ως αλληλεπικαλυπτόμενο πλαστικότητα, είναι ένα από τα θεμέλια της μάθησης και της φυσικής μνήμης. Αυτό εξηγεί τη βιολογία των πληρωτικών για εξέταση και γιατί οι μνήμες μας ξεθωριάζουν.

Οι σημειώσεις δεύτερης τάξης που προτάθηκαν το 2015 είναι μια προσπάθεια αναπαραγωγής της φυσικής μνήμης, συμπληρώνοντας την αλληλένδετη πλαστικότητα.

Ο πρώτος μηχανισμός για να γίνει αυτό περιλαμβάνει την κατασκευή γεφυρών νανοκλίμακα σε όλη τη σημείωση. Αρχικά η αντίσταση μειώνεται, φυσικά αποσυντίθεται με την πάροδο του χρόνου, μιμούμενη τη λήθη.

«Ο μηχανισμός που χρησιμοποιήσαμε για να εφαρμόσουμε την πλαστικότητα της γραμματικής είναι πολύ ισχυρότερος.» Στην πραγματικότητα, αφού άλλαξε την κατάσταση του συστήματος 100 δισεκατομμύρια φορές, εξακολουθούσε να λειτουργεί κανονικά, έτσι οι συνάδελφοί μας υπέμειναν.

Αντί για νανοπρίδι, η ομάδα MIPT στηρίχθηκε στο οξείδιο του άφνιου για να μιμηθεί τη φυσική μνήμη.

Αυτό το υλικό σχετίζεται με το διαφανές διηλεκτρικό: η κατανομή του περιορισμένου εσωτερικού φορτίου, η πόλωση του ηλεκτροδίου, η αλλαγή στην απόκριση του εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου.

Αν αφαιρεθεί το πεδίο, το υλικό διατηρεί την αποκτούμενη πόλωση και ο μαγνητισμός θα παραμείνει μαγνητισμένος.

Οι φυσικοί χρησιμοποίησαν το σημείωμα δεύτερης τάξης ως τομή μιας σιδηροδρομικής σήραγγας – δύο ηλεκτρόδια με ένα λεπτό στρώμα οξειδίου του άφνιου (Σχήμα 1). Η συσκευή μπορεί να αλλάξει μεταξύ των χαμηλών θέσεων και της υψηλής αντοχής μέσω ηλεκτρικών παλμών, οι οποίες αλλάζουν την πόλωση του φωτοηλεκτρικού φιλμ και συνεπώς την αντοχή του.

“Η κύρια πρόκληση που αντιμετωπίσαμε ήταν να υπολογίσουμε το πάχος του σωστού στρώματος PV”, δήλωσε ο Choprick. “Τέσσερα νανόμετρα έχουν αποδειχθεί τέλεια.

Κάντε τους μόνο ένα νανομετρικό λεπτότερο και έχουν ιδιότητες φωτοβολταϊκών, ενώ μια παχιά μεμβράνη αντιπροσωπεύει επίσης ένα ευρύτερο φράγμα για σήραγγα μέσω ηλεκτρονίων. Είναι μόνο μια σήραγγα που μπορεί να ρυθμιστεί από το διακόπτη πόλωσης. “

Το οξείδιο του αφνίου, το οποίο δίνει πλεονέκτημα έναντι άλλων σιδηρούχων υλικών, όπως το τιτάνιο του βαρίου, είναι ότι χρησιμοποιείται ήδη στην τεχνολογία πυριτίου.

Για παράδειγμα, η Intel κατασκευάζει μικροτσίπς με βάση το άφνιο από το 2007. Προσφέρει συσκευές με βάση το χάφνιο, όπως το Memphor όπως αναφέρθηκε σε αυτή την ιστορία, οι οποίες είναι πολύ πιο εύκολες και φθηνότερες από αυτές που χρησιμοποιούν ολοκαίνουργια υλικά.

Για να επιτευχθεί η απλότητα, οι ερευνητές εφάρμοσαν “αμνησία”, εκμεταλλευόμενοι τα ελαττώματα στην αλληλεπίδραση μεταξύ πυριτίου και οξειδίου του άφνιου.

Τα ίδια ελαττώματα θεωρήθηκαν ως εμπόδιο στους μικροεπεξεργαστές που βασίζονται σε άφνιο και οι μηχανικοί έπρεπε να βρουν έναν τρόπο γύρω τους ενσωματώνοντας άλλα στοιχεία στο συγκρότημα.

Αντ ‘αυτού, η ομάδα MIPT εκμεταλλεύτηκε τα ελαττώματα, τα οποία, όπως και οι φυσικές αναμνήσεις, πεθαίνουν με την πάροδο του χρόνου.

Ο πρώτος συγγραφέας του βιβλίου, Βιτάλι Μίχεφ, μοιράστηκε τα μελλοντικά σχέδια της ομάδας: «Θα εξετάσουμε την αλληλεπίδραση μεταξύ των διαφορετικών μηχανισμών αλλαγής της αντίστασης στην κυρία μας.

Αποδεικνύεται ότι το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα δεν είναι το μόνο που μπορούμε να βελτιώσουμε τις συσκευές, πρέπει να μάθουμε να κάνουμε διάκριση μεταξύ μηχανισμών και να τις συνδυάσουμε ».

Leave a Comment