Ingeniører lager transistorer som er 10 000 ganger raskere enn hjernesynapser

Forskere ved MIT har utviklet programmerbare transistorer

jobber i 10 tusenganger raskere enn hjernesynapser. Teknologien som brukes for analog maskinlæring gir ikke bare høy databehandlingshastighet, men også god energieffektivitet.

Arbeidsmekanismen til enheten erelektrokjemisk inkorporering av et lite ion, et proton, i et isolerende oksid for å modulere dets elektroniske ledningsevne, forklarer forfatterne. Forskere brukte et kraftig elektrisk felt for å akselerere protoner og sette ionetransistorer i nanosekunders driftsmodus.

Forskere bemerker at hemmeligheten til nyeenheter som bruker uorganisk fosfosilikatglass. Den gir ultrarask bevegelse av protoner fordi den inneholder mange nanometerstore porer, hvis overflater gir veier for diffusjon av elementærpartikler. Den tåler også veldig sterke pulserende elektriske felt.

Aksjonspotensial i biologiske cellerstiger og faller på en tidsskala på millisekunder ettersom en potensialforskjell på omtrent 0,1 volt begrenses av vannets stabilitet. I arbeidet vårt tilfører vi opptil 10 volt gjennom en spesiell, nanotykk, hard glassfilm som leder protoner uten å skade den. Og jo sterkere feltet er, jo raskere fungerer ioneenhetene.

Yu Li, professor ved Massachusetts Institute of Technology og medforfatter av arbeidet

I den menneskelige hjerne skjer læring gjennomstyrking og svekkelse av forbindelser mellom synapser. Dype nevrale nettverk bruker en lignende strategi når vektene til nodene (nevronene) er programmert med læringsalgoritmer. Når du bruker prosessorer, gir økning og reduksjon av den elektriske ledningsevnen til protonmotstander analog maskinlæring.

Konduktivitet styres av bevegelsen av protoner.For å øke ledningsevnen skyves flere protoner inn i kanalen i motstanden, og for å redusere ledningsevnen blir protoner utstøtt. Dette oppnås ved å bruke en elektrolytt (lik et batteri) som leder protoner, men blokkerer elektroner. Å øke hastigheten til protoner fremskynder prosessen med maskinlæring betydelig.

Forsidebilde: Kunstnerisk illustrasjon av en protonprogrammerbar motstand. Kilde: Ella Maru Studio, Murat Onen, MIT

Les mer:

Det supersoniske flyet vil fly med en hastighet på 2000 km/t og krysse havet på 3,5 timer

Forskere filmet en merkelig skapning med tentakler, som de trodde var en blomst

Laget en kvantedatamaskin som "gikk utover det binære systemet"