Найден способ создавать искусственные синапсы на основе нанопроводов

Основным структурным элементом нервной системы является клетка, которая передает информацию другим клеткам посредством синапсов. Это сложноустроенные структуры, которые создать искусственно, да еще и в миниатюре, не так-то просто. Однако группа ученых из Юлихского исследовательского центра совместно со своими коллегами из Аахена и Турина разработали особые нанопровода, которые обладают способностью как сохранять, так и обрабатывать информацию, а также параллельно получать многочисленные другие сигналы. Это очень похоже на то, как функционирует нервная система.

Благодаря стремительному прогрессу в области искусственного интеллекта теперь ИИ может управлять автомобилем, мгновенно переводить тексты, побеждать чемпионов мира по шахматам, выигрывать партии в видеоигры и многое другое. При этом одна из самых больших проблем заключается в попытке искусственно воспроизвести обработку сигнала человеческого головного мозга. В привычных нам нейронных сетях данные хранятся и обрабатываются в значительной степени параллельно. С другой стороны, традиционные компьютеры быстро выполняют задачи последовательно и проводят четкое различие между хранением и обработкой информации. Как правило, нейронные сети могут быть смоделированы только на базе очень большого компьютера на обычных чипах и микросхемах.

С другой стороны мы имеем нейроморфные чипы, имитирующие человеческий мозг. Этот тип компьютера способен работать децентрализованно, имея в своем распоряжении множество процессоров, которые, подобно нейронам, связаны друг с другом сетями. Если процессор выходит из строя, его функции может взять на себя другой. Более того, как и в мозге, нейроморфный чип имеет возможность обучаться.

«С сегодняшней полупроводниковой технологией эти функции в какой-то степени уже достижимы. Однако эти системы подходят лишь для конкретных задач. Наши устройства созданы на основе нанопроволоки из окиси цинка. Они могут обрабатывать и даже хранить информацию. При этом они очень маленькие и энергоэффективные.» — заявили в интервью EurekAlert! ведущие авторы работы Илья Валов и Петер Грюнберг из Юлихского исследовательского центра.

Для того, чтобы получить эти свойства, ученые использовали нанопроволоку из оксида цинка. Полученный компонент не только очень маленький (тоньше человеческого волоса), но и способен работать гораздо быстрее, чем флэш-память. Для изготовления нанопроволоки ученые осаждают требуемые материалы на металлическую подложку. Далее для того, чтобы создать функционирующую ячейку, оба конца нанопроволоки должны быть прикреплены к подходящим металлам, в данном случае платины и серебра. Металлы действуют в данном случае как электроды, а ионы металлов способны распространяться по поверхности проволоки и создавать связи для изменения ее проводимости.

Новый тип материалов поможет в создании искусственной нервной системы, систем ИИ, а также для производства нейроморфных процессоров, которые, по словам авторов, «могут взять на себя различные биологические функции нейронов и синапсов.»