Forskare har utvecklat en ny elektronisk komponent som fungerar mer som den mänskliga hjärnan än dagens datorer. Den kan både bearbeta information och lagra den samtidigt – vilket kan göra framtidens datorer snabbare, smartare och mycket mer energieffektiva.
Studien genomfördes av ett internationellt team, bland dem professor Victor López-Richard från Federal University of São Carlos (UFSCar) i Brasilien, och resultaten har publicerats i tidskriften Nature Communications.
Läs: Röda korten har mer än tredubblats sedan förra VM
Varför dagens datorer är föråldrade
De flesta moderna datorer håller processorer och minne åtskilda. Processorn regnar medan minnet lagras. Information rör sig ständigt mellan de två – och det kostar både tid och energi.
Den mänskliga hjärnan är helt annorlunda. Hjärnceller bearbetar och lagrar information genom nätverk av neuroner och synapser. Forskare har länge drömt om att kopiera denna design – ett område som kallas neuromorf databehandling.
Nu är de ett steg närmare.
Hur det nya chippet fungerar
Den nya apparaten är tillverkad av två speciella oxidmaterial: lanthanaluminiumoxid och strontiumtitanat. Där dessa möts bildas ett mycket tunt lager som leder elektricitet – och fungerar som en transistor, en av de mest grundläggande byggstenarna i elektronik.
Men den här transistorn är annorlunda.
Den minns vad som hänt med den tidigare. Den beter sig som en memristor och en memkondensator – elektroniska komponenter som ändrar sitt beteende baserat på tidigare elektriska signaler. Precis som hjärnans synapser blir starkare eller svagare ju mer vi lär oss.
Istället för att placera kontrollporten över den elektriska kanalen – som man gör i traditionella transistorer – placerade forskarna styrportarna på sidorna. Dessa sidoportar lagrar elektriska laddningar långsamt, vilket gör att enheten kan justera sitt beteende gradvis.
Analogt – inte digitalt
Medan konventionella transistorer bara har två tillstånd – ”på” eller ”av” – kan den nya enheten fungera i många olika tillstånd. Detta analoga beteende gör den bättre lämpad för inlärning, anpassning och mönsterigenkänning – precis som den mänskliga hjärnan.
En annan viktig egenskap är dess flexibilitet. Samma enhet kan utföra flera uppgifter bara genom att ändra hur den är elektriskt ansluten – något som kallas elektronisk polymorfism. En komponent kan ersätta flera, vilket minskar behovet av olika delar i framtidens chip.
Testade på hjärnuppgifter
Teamet testade enheten på flera hjärninspirerade uppgifter:
- Igenkända enkla handskrivna siffror
- Visade korttidsminne
- Påvisad synaptisk plasticitet – hjärnans förmåga att stärka kopplingar genom upprepad användning
- Utförde logiska operationer medan information lagrades i samma enhet – utan separat minne
Viktigast av allt var att varje operation bara använde några nanojoule energi – betydligt mindre än konventionella datorer.
Framtiden: Lågströms-AI och smartare datorer
Teknologin är fortfarande i proof-of-concept-stadiet, men forskarna tror att potentialen är enorm. Det finns fortfarande arbete kvar innan det kan kommersialiseras – inklusive att förbättra storskalig produktion och säkerställa konsekvent prestanda.
Men en sak är säker: detta hjärninspirerade chip ger en spännande inblick i framtiden för lågströms-artificiell intelligens och nästa generations datorer.
Manchester United satsar på överraskande Chelsea-stjärna efter att Fernandes gått till Spurs
