Група вчених з сінгапурського університету технологій і дизайну (sutd) розробила новий тип штучного синапсу на основі двовимірних (2d) матеріалів для високомасштабованих обчислень, натхнених роботою і будовою мозку людини. Нові синапси дозволять кратно зменшити розміри електронної бази і різко знизять енергоспоживання штучного мозку аж до приміщення ші в компактні пристрої.
Джерело зображення: pubs.acs.org
Дослідники з sutd наблизилися до вирішення проблеми мозку, що навчається. Молодий мозок містить два типи синапсів-вузлів передачі інформації від одного нейрона до іншого. Синапси можуть бути функціональними і брати участь в передачі нервових імпульсів, а можуть бути «тихими» або «мовчазними» (silent synapses).
У мозку людини активний і тихий синапс розрізняються наявністю рецептора глутамату ampa-типу. Якщо він є, то синапс активний і бере участь в побудові нейронних зв’язків, а якщо його немає, то зв’язок в передачі інформації не задіяна. По суті, це один і той же синапс, який у міру навчання включається в мережу і навіть може знову замовкнути. Але з точки зору електроніки схеми активних синапсів і тихих сильно відрізняються. Більш того, для повторення тихих синапсів доводиться створювати схемотехнічне рішення з неабиякою надмірністю, що неприйнятно для масштабування і з точки зору енергоспоживання.
Вчені з сінгапуру знайшли такі комбінації 2d-матеріалів і способи впливу на них, які дозволяють один і той же елемент штучного синапсу представити як активним, так і мовчазним. Це дозволить штучному інтелекту в штучному мозку розвиватися і вибудовувати нові нейронні мережі в більш компактному обсязі електроніки без збільшення енергетичного бюджету.
Доповідь про дослідження опублікована в журналі acs applied materials&interfaces. У штучні тихі синапси вчені для активації інформаційних переходів вводили в двовимірні матеріали на основі селеніду індію аніони сірки (негативно заряджені атоми сірки). У селеніді індія аніони сірки виявилися здатні мігрувати під дією електричного поля, чим проявили функціональну синаптичну пластичність при кімнатній температурі (мінливість). Інакше кажучи, процесом перетворення одного типу синапсів в інший можна легко управляти, що може стати одним із шляхів до створення компактного штучного мозку.
