::: reklama@pbprog.kz
::: editor@pbprog.kz
::: webmaster@pbprog.kz
Разработаны электрооптические нейроны Мотта из диоксида ниобия для вычислений по принципу работы мозга
За последние десятилетия инженеры создали множество вычислительных систем, вдохновлённых человеческим мозгом или предназначенных для имитации некоторых его функций. К ним относятся устройства, которые искусственно воспроизводят поведение клеток мозга (например, нейронов), обрабатывая и передавая сигналы в виде электрических импульсов.
Большинство устройств, созданных на основе нейронов, используют для обработки и передачи информации либо электроны, либо фотоны, а не их комбинацию. Это связано с тем, что фотонные и электронные системы обычно имеют совершенно разную архитектуру, а преобразование сигналов, на которых они основаны, может быть сложным и приводить к потерям энергии.
Исследователи из Стэнфордского университета, Национальной лаборатории Сандия и Университета Пердью разработали новые электро-оптические устройства, которые могут имитировать нейронные электрические импульсы и одновременно излучать колебательный свет. Эти устройства, называемые электрооптическими нейронами Мотта, были представлены в статье, опубликованной в Nature Electronics.
«Эти устройства работают по принципу нейронного переключения, при котором сопротивление резко и обратимо меняется при превышении порогового напряжения. Это изменение сопровождается электронной нестабильностью, которая может вызывать самоподдерживающиеся колебания в устройстве, позволяя ему имитировать динамическую импульсную активность биологических нейронов», — объяснила Махназ Ислам, первый автор статьи.
Интересно, что исследователи заметили, что во время процесса электрического переключения канал NbO2 в их устройствах также излучал видимый свет. Это означает, что каждый импульс имел как электрическую, так и оптическую сигнатуру, которые были идеально синхронизированы по времени. Это был первый случай, когда такая электрооптическая синхронизация наблюдалась в устройстве, созданном по принципу работы электронного нейрона.
«Объединив наши экспериментальные результаты с данными из предыдущих исследований, мы смогли предположить, что это излучение имеет электронную природу, и тем самым подтвердили гипотезу. Ключевое преимущество заключается в том, что эти электрооптические нейроны Мотта объединяют вычисления и коммуникацию в одном элементе, что позволяет обойтись без отдельных источников света или оптических преобразователей».
Предыдущие попытки соединить электрические процессоры с оптическими межсоединениями основывались на использовании нескольких различных компонентов и дорогостоящих стратегий преобразования энергии. В отличие от них, устройство, разработанное этой исследовательской группой, генерирует электрические импульсы одновременно с видимыми световыми импульсами. Это явление можно использовать для реализации оптической передачи сигналов на большие расстояния, синхронизированной с локальной электрической обработкой.