Наука

Унікальний матеріал імітує навчання мозку уві сні

Матеріал емулює синапси нейронів і імітує навчання, яке відбувається під час глибокого сну. Подробиці про розробку опубліковані в статті для журналу Materials Horizons.

Дослідники розробили матеріал, який відтворює, як мозок зберігає інформацію. Він працює, копіюючи синапси нейронів. Це імітує навчання, яке відбувається під час глибокого сну. Магнітний матеріал розробила група дослідників з Автономного університету Барселони, для цього вони використовували нейроморфні обчислення.

Нейроморфні обчислення – це нова концепція, в якій поведінка мозку емулюється шляхом імітації основних синаптичних функцій нейронів. Серед них – пластичність: здатність зберігати інформацію або забувати її залежно від тривалості та повторення електричних імпульсів, що стимулюють нейрони. Все це пов’язано з навчанням і пам’яттю.

Серед матеріалів, що імітують синапси нейронів, дослідники особливо виділяють мемрезистивні матеріали, сегнетоелектрики, матеріали з фазовим переходом, топологічні ізолятори і, з недавніх пір, магнітоіонні матеріали. Зміни їх магнітних властивостей викликає переміщення іонів всередині матеріалу з додатком електричного поля.

Роль товщини плівки CoN в русі іонів.
а – схематичне зображення спрацьовування напруги на плівках CoN за допомогою електролітичного затвора.
b – ескіз подвійного електричного шару, сформованого на поверхні плівок CoN при електролітному гейтуванні.
Кредит: Materials Horizons (2022). DOI: 10.1039/D2MH01087A

Зараз дослідники розробили матеріал на основі тонкого шару мононітриду кобальту (CoN). Приклавши електричне поле, в ньому можна контролювати накопичення іонів.

“При товщині шару мононітриду кобальту менше 50 нанометрів і при подачі напруги з частотою більше 100 циклів в секунду нам вдалося емулювати додаткову логічну функцію. Після подачі напруги пристрій можна запрограмувати на навчання або забути щось без необхідності додаткової енергії. Все це імітує синаптичні функції, які відбуваються в мозку під час глибокого сну. Тоді обробка інформації може продовжуватися без подачі будь-якого зовнішнього сигналу», — пояснюють автори дослідження.

У підсумку, вчені розробили штучний синапс, який в майбутньому стане новою обчислювальною парадигмою. Вона замінить ту, яка використовується в сучасних комп’ютерах.


Підписуйтеся на нас в Гугл Новини, а також читайте в Телеграм і Фейсбук


comments powered by HyperComments
Back to top button
comments powered by HyperComments