Память, или способность хранить информацию таким образом, чтобы она была легко доступной, является неотъемлемой операцией как в компьютерах, так и в человеческих мозгах. Однако существует ключевое отличие: в то время как обработка информации в мозге включает выполнение вычислений непосредственно на хранящихся данных, компьютеры перемещают данные туда и обратно между блоком памяти и центральным процессором (ЦП). Это неэффективное разделение (узкое место фон Неймана) способствует растущей энергозатратности компьютеров.
С 1970-х годов исследователи работают над концепцией мемристора (памятного резистора) - электронного компонента, который, подобно синапсу, может одновременно выполнять вычисления и хранить данные. Однако Александра Раденович из Лаборатории наномасштабной биологии (LBEN) в Инженерной школе Федеральной политехнической школы Лозанны поставила перед собой еще более амбициозную задачу: создание функционального нанофлюидного мемристивного устройства, основанного на ионах, а не на электронах и их противоположно заряженных аналогах (дырках). Такой подход более точно имитировал бы собственный, намного более энергоэффективный способ обработки информации клеток мозга.
"Мемристоры уже использовались для создания электронных нейронных сетей, но нашей целью является создание нанофлюидной нейронной сети, которая использует изменения концентрации ионов, подобно живым организмам", - говорит Раденович. "Мы создали новое нанофлюидное устройство для применения в памяти, которое значительно более масштабируемо и производительно, чем предыдущие попытки", - говорит постдокторант LBEN То Эммерих. "Это позволило нам впервые соединить два таких "искусственных синапса", что открывает путь к разработке мозгоподобного жидкого оборудования".
Мемристоры могут переключаться между двумя состояниями проводимости - включено и выключено - путем изменения приложенного напряжения. В то время как электронные мемристоры используют электроны и дырки для обработки цифровой информации, мемристор LBEN может использовать различные ионы. В своем исследовании исследователи погрузили свое устройство в электролитическое водное растворение, содержащее ионы калия.
Источник:
Тео Эммерих и др., Нанофлюидная логика с механо-ионными мемристивными переключателями (Theo Emmerich et al, Nanofluidic logic with mechano–ionic memristive switches), Nature Electronics (2024). DOI: 10.1038/s41928-024-01137-9
-------------------------------------
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, реакциями и комментариями, а также подписавшись на наши страницы на других площадках и на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!
