Исследователи разработали похожее на мозг вычислительное устройство, которое способно обучаться по ассоциации.
Секрет устройства кроется в его новых органических синаптических транзисторах, которые одновременно обрабатывают и хранят информацию, как и человеческий мозг. Отмечается, что транзистор может имитировать краткосрочную и долгосрочную пластичность синапсов в человеческом мозге, опираясь на воспоминания: так он учится с течением времени.
Благодаря схожести с работой мозга новый транзистор может потенциально преодолеть ограничения традиционных вычислений, включая их энергозатратное оборудование и ограниченную способность выполнять несколько задач одновременно. Устройство также обладает более высокой отказоустойчивостью: оно продолжает работать плавно, даже когда некоторые компоненты выходят из строя.
«Современный компьютер — это выдающееся изобретение, однако человеческий мозг может легко превзойти его в некоторых сложных и неструктурированных задачах, таких как распознавание образов, управление двигательной активностью и мультисенсорная интеграция. Это происходит благодаря пластичности синапса, который является основным строительным блоком вычислительной мощности мозга. Эти синапсы позволяют мозгу работать в параллельной, отказоустойчивой и энергоэффективной манере», — Джонатан Ривней, старший автор исследования
В обычных цифровых вычислительных системах есть отдельные блоки обработки и хранения информации, в результате чего задачи, требующие больших объемов данных, потребляют большое количество энергии.
Сейчас резистор памяти, или мемристор — это наиболее разработанная технология, которая может выполнять комбинированную обработку и функцию памяти.
Однако мемристоры страдают от энергоемкого переключения и меньшей биосовместимости. Эти недостатки привели исследователей к созданию синаптического транзистора — это особенный органический электрохимический синаптический транзистор, который работает с низким напряжением, у него непрерывно перестраивается память, а также есть высокая совместимость.
Далее разработчики оптимизировали проводящий пластиковый материал внутри органического электрохимического транзистора, который может улавливать ионы. Это структура, через которую нейрон может передавать сигналы другому нейрону, используя небольшие молекулы, называемые нейротрансмиттерами. В синаптическом транзисторе ионы ведут себя аналогично нейротрансмиттерам, посылая сигналы для формирования искусственного синапса.
Авторы подчеркивают, что синаптическая цепь сделана из мягких полимеров, таких как пластик, поэтому ее можно легко изготовить на гибких листах и легко интегрировать в мягкую носимую электронику, интеллектуальную робототехнику, а также импланты.