Будущая электронная память может состоять из искусственных ионных нейронов

Искусственный интеллект может выполнять те же задачи, что и человеческий мозг, но с многократно (в десятки тысяч раз) большим расходом энергии. Таким образом, основная задача современных исследований состоит в разработке сравнимых с мозгом по эффективности систем, например, используя ионы, а не электроны для передачи информации.

В новом исследовании команда из Физической лаборатории Высшей нормальной школы Парижа (ENS) вместе с представителями CNRS, Парижского университета и Сорбонны, показали, как сконструировать прототип искусственного нейрона, состоящего из чрезвычайно тонких графеновых щелей, содержащих одномерный слой молекул воды.

В статье, опубликованной в журнале Science 6 августа, сообщается, что такие устройства, переносящие ионы внутри графеновых нанощелей, по пропускной способности соответствуют нейронам человеческого мозга.

Ученые показали, как под действием электрического поля ионы из этого слоя воды собираются в удлиненные кластеры и развивают свойство, известное как мемристорный эффект: сохраняют некоторые стимулы, которые были получены в прошлом. Продолжая аналогию с мозгом, графеновые щели воспроизводят ионные каналы, кластеры и потоки ионов. Используя теоретические и цифровые инструменты, учёные показали, как собирать эти кластеры для воспроизведения физического механизма испускания потенциалов действия и, следовательно, передачи информации.

Продолжением этой теоретической работы станет экспериментальная часть, которую французская команда готовит в сотрудничестве с учеными из Манчестерского университета (Великобритания). Их задача состоит в том, чтобы экспериментально доказать, что с такими системами можно реализовывать простые алгоритмы обучения, что послужило бы основой для электронной памяти завтрашнего дня.