Ingenjörer skapar transistorer som är 10 000 gånger snabbare än hjärnsynapser

Forskare vid MIT har utvecklat programmerbara transistorer

arbetar i 10 tusengånger snabbare än hjärnsynapser. Tekniken som används för analog maskininlärning ger inte bara hög databehandlingshastighet, utan också bra energieffektivitet.

Enhetens arbetsmekanism ärelektrokemisk inkorporering av en liten jon, en proton, i en isolerande oxid för att modulera dess elektroniska ledningsförmåga, förklarar författarna. Forskare använde ett kraftfullt elektriskt fält för att accelerera protoner och sätta jontransistorer i nanosekundsdrift.

Forskare noterar att hemligheten med nyaanordningar som använder oorganiskt fosfosilikatglas. Det ger ultrasnabb rörelse av protoner eftersom det innehåller många nanometerstora porer, vars ytor ger vägar för diffusion av elementarpartiklar. Den tål också mycket starka pulserande elektriska fält.

Verkningspotential i biologiska cellerstiger och faller på en tidsskala av millisekunder eftersom en potentialskillnad på cirka 0,1 volt begränsas av vattnets stabilitet. I vårt arbete applicerar vi upp till 10 volt genom en speciell, nanotjock, hård glasfilm som leder protoner utan att skada den. Och ju starkare fältet är, desto snabbare fungerar jonenheterna.

Yu Li, professor vid Massachusetts Institute of Technology och medförfattare till arbetet

I den mänskliga hjärnan sker inlärning genomförstärkning och försvagning av kopplingar mellan synapser. Djupa neurala nätverk använder en liknande strategi när vikten av noderna (neuronerna) programmeras med inlärningsalgoritmer. När du använder processorer ger ökning och minskning av den elektriska ledningsförmågan hos protonmotstånd analog maskininlärning.

Konduktiviteten styrs av protonernas rörelse.För att öka konduktiviteten trycks fler protoner in i kanalen i motståndet, och för att minska konduktiviteten drivs protoner ut. Detta uppnås genom att använda en elektrolyt (liknande ett batteri) som leder protoner men blockerar elektroner. Att öka hastigheten på protoner påskyndar avsevärt processen för maskininlärning.

Omslagsbild: Konstnärlig illustration av ett protonprogrammerbart motstånd. Källa: Ella Maru Studio, Murat Onen, MIT

Läs mer:

Överljudsplanet kommer att flyga med en hastighet av 2 000 km/h och korsa havet på 3,5 timmar

Forskare filmade en märklig varelse med tentakler, som de antog för en blomma

Skapade en kvantdator som "gick bortom det binära systemet"