Ingenieure des RIKEN-Forschungsinstituts haben einen auf Skyrmionen basierenden Mikrochip entwickelt – winzig
Das erstellte Gerät besteht aus Stäben,mit einem Platin-Kobalt-Iridium-Film beschichtet, der mehrere Mikrometer breite Skyrmionen enthalten kann. Um die Daten einzugeben, verschlüsselten die Forscher die Informationen in einem Magnetfeld, das, wenn es an die Skyrmionen angelegt wird, eine Spannung erzeugt. Diese Ausgangsspannung hängt von der Anzahl und Größe der vorhandenen Skyrmionen ab.
Das Funktionsprinzip des Geräts bei der Erkennung von Daten. Bild: Tomoyuki Yokouchi et al., Science Asvances
Die Forscher trainierten das Gerät mit mehr13.000 Bilder von handgeschriebenen Ziffern von 0 bis 9. Sie wandelten die Bilder in magnetische Eingaben um und stimmten das Gerät so ab, dass die Spannungsausgaben genau die richtige Ziffer anzeigten. Anschließend testeten die Wissenschaftler den Chip mit 5.000 anderen Bildern. Das Experiment zeigte, dass der Mikrochip Zahlen mit einer Genauigkeit von etwa 95 % erkennt, was alternativen neuromorphen Geräten überlegen ist.
In modernen Systemen zur DatenerkennungEs kommen künstliche neuronale Netze zum Einsatz. Sie verbrauchen viel Energie, wenn sie mit herkömmlichen Siliziumchips betrieben werden, erklären Wissenschaftler. Nach Ansicht von Wissenschaftlern könnten Niedrigenergie-Rechnerplattformen, die die Eigenschaften des Gehirns nachahmen und Reservoir-Computing nutzen, eine wirksame Alternative darstellen.
In solchen Geräten verhalten sich magnetische Wirbelwie Partikel und können durch Magnetfelder manipuliert werden. Gleichzeitig haben Skyrmionen einen „Gedächtniseffekt“ – ihre Struktur und ihr Verhalten spiegeln frühere Einwirkungen von Magnetfeldern wider. Dieser Effekt ähnelt dem Energiesparmodus des Gehirns: Neuronen speichern frühere Informationen, die als Grundlage für die Verarbeitung neuer Daten dienen.
Zuvor sprach Hi-Tech über die Erstellung des ersten Prototyps eines Computers auf Basis von Skyrmionen.
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