Mabisang mga pagkalkula na nakabatay sa utak na gumagamit ng graphene-based memory resistors

Ang mga graphene memristors ay nagbubukas ng pintuan para sa mga kalkulasyon ng biomimetic. May-akda: Jennifer M. McCann / Pennsylvania

Tulad ng pag-unlad ng tradisyunal na pag-compute ng pagbagal, ang mga bagong anyo ng computing ay umuuna sa unahan. Sa Pennsylvania, isang pangkat ng mga inhinyero ang sumusubok na magpatupad ng isang uri ng pagkalkula na ginagaya ang kahusayan ng mga neural network ng utak gamit ang katangiang analog ng utak.

Ang mga modernong pagkalkula ay digital, na binubuo ng dalawang estado: on-off o isa at zero. Ang isang analog computer, tulad ng utak, ay may maraming mga posibleng estado. Ito ang pagkakaiba sa pagitan ng pag-on at pag-on ng ilaw ng ilaw at pag-on ng ilaw na may iba’t ibang ilaw.

Ang Neuromorphic o computer computing ay pinag-aralan ng higit sa 40 taon, ayon kay Saptarshi Dasa, pinuno ng grupo at associate professor ng engineering science at mekanika sa Pennsylvania. Ano ang bago ay sa pag-abot ng digital computing, tumaas ang pangangailangan para sa pagproseso ng imahe na may bilis, tulad ng para sa mga self-drive na kotse. Ang paglaki ng malaking data, na nangangailangan ng mga pattern ng pagkilala sa pattern na kung saan ang arkitektura ng utak ay partikular na nababagay, ay isa pang engine sa paghahanap para sa mga pagkalkula ng neuromorphic.

“Mayroon kaming mga malakas na computer, walang alinlangan na ang problema ay kailangan mong mag-imbak ng memorya sa isang lugar at gumawa ng mga kalkulasyon sa ibang lugar,” sabi ni Das.

Ang pagsasalin ng data na ito mula sa memorya hanggang sa lohika at pabalik ay nangangailangan ng maraming lakas at nagpapabagal sa bilis ng pag-compute. Gayundin, ang arkitektura ng computer na ito ay nangangailangan ng maraming espasyo. Kung ang computing at pag-iimbak ng memorya ay maaaring matagpuan sa parehong puwang, maaaring alisin ang bottleneck na ito.

“Lumilikha kami ng mga artipisyal na neural network na naghahangad na tularan ang enerhiya at kahusayan ng utak,” paliwanag ni Thomas Schrangamer, isang mag-aaral sa doktor sa Das at ang unang may-akda ng isang artikulong inilathala kamakailan sa Mga komunikasyon ng kalikasan. “Ang utak ay napaka-compact na maaari itong magkasya sa iyong mga balikat, samantalang ang isang modernong supercomputer ay tumatagal ng puwang sa laki ng dalawa o tatlong mga tennis court.”

Tulad ng mga synapses na kumokonekta sa mga neuron sa utak at maaaring muling ayusin, ang mga artipisyal na neural network na nilikha ng isang koponan ay maaaring muling mabago sa pamamagitan ng paglalapat ng isang maikling electric field sa isang sheet graphene, isang monoatomic layer ng mga carbon atoms. Sa gawaing ito, ipinapakita nila ang hindi bababa sa 16 posibleng mga estado ng memorya, taliwas sa dalawa sa karamihan sa mga oxide memristor o memory resistors.

“Ipinakita namin na maaari naming tumpak na makontrol ang isang malaking bilang ng mga estado ng memorya gamit ang mga simpleng graphene transistors na may epekto,” sabi ni Das.

Naniniwala ang koponan na posible ang pagtaas ng teknolohiyang ito sa isang sukatang komersyal. Habang marami sa pinakamalaking mga kumpanya ng semiconductor ay aktibong kasangkot sa neuromorphic computing, naniniwala si Das na mahahanap nila ang trabahong ito para sa kanilang sarili.

Bilang karagdagan kina Das at Schranghammer, isang karagdagang may-akda ng isang artikulo na pinamagatang “Graphene Memory Synapses for High-Precision Neuromorphic Computing” ay si Arian Aberoy, isang mag-aaral sa PhD sa engineering at mekanika.

Impormasyon: Oktubre 29, 2020, Mga komunikasyon ng kalikasan.

Sinuportahan ng Army Research Service ang gawaing ito. Nag-apply ang koponan para sa isang patent para sa pag-imbento na ito.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang “misteryo ng nawawalang yelo” ay sa wakas ay nalutas sa paggalaw ng crust ng Earth

Greenland Glaciers 2018. Credit: NIOZ, Kim Chatter Isang bagong pandaigdigang muling pagtatayo ng yelo sa nakaraang 80,000 taon. Sa panahon ng mga yelo, bumabagsak ang pandaigdigang...

Isang Hindi Inaasahang Pag-ikot sa Quantum Physics Maaaring Maipaliwanag ang Imbalanse ng Matter / Antimatter

Kakulangan ng mahusay na proporsyon sa qubits, hindi maitama ang mga error dito computing ng kabuuanngunit maaari nitong ipaliwanag ang kawalan ng timbang ng...

Ang Unang Taong Tao sa New England Maaaring Magbahagi ng Landscape Sa Mga Woolly Mammoths

Kopya ng isang Woolly mammoth (Mammuthus primigenius) sa Royal BC Museum sa Victoria, British Columbia, Canada. Ipinakita mula 1979, at ang balahibo ay...

Natuklasan ng mga Siyentista ang Mga Bagong Selula na Nasasangkot sa Malalang Sakit at Pamamaga – Tumpak, Bagong Target para sa Paggamot

Ang pagguhit ng gulugod ng mga cell ng pro-namumula (pula) at anti-namumula MRC1 + macrophages (asul). Kredito: Zylka Lab, UNC School of Medicine Ang...

Salamat sa bagong katalista, ang paggawa ng styrene ay mas mura at berde

Kredito: estado ng NC Ang mga siyentipiko ng engineering ng kemikal ay bumuo ng isang bagong katalista na makabuluhang nagdaragdag ng ani ng paggawa...

Newsletter

Subscribe to stay updated.