Ученые разработали уникальный компьютер по аналогии с человеческим мозгом

Международная группа ученых разработала молекулярный компьютер, работающий по аналогии с человеческим мозгом.

По словам разработчиков, устройство можно мгновенно перенастроить для выполнения различных задач путем изменения напряжения.

Статья об удивительной разработке опубликована в научном журнале Nature.

Устройство также способно хранить информацию для предстоящих расчетов по аналогии с памятью, которой обладает человеческий мозг.

Разработчики отмечают, что в дальнейшем их устройство позволит производить чипы с повышенной вычислительной мощностью и скоростью и меньшим потреблением электроэнергии.

«Мозг обладает замечательной способностью изменять свою проводку, создавая и разрывая связи между нервными клетками. Достижение чего-то сопоставимого в физической системе было чрезвычайно сложной задачей. Теперь мы создали молекулярное устройство с потрясающей реконфигурируемостью, которая достигается не путем изменения физических связей, как в мозге, а путем перепрограммирования его логики», – пояснил в комментарии журналистам издания SciTechDaily доктор Стэнли Уильямс, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Техасского университета A&M.

Одной из проблем современных цифровых устройств является задержка, именуемая «узким горлышком фон Неймана» и возникающая по причине того, что физическая память современных компьютеров отделена от процессора. В итоге на обмен информацией требуется определенное время.

Решение нашли в так называемых мемристорах — компонентах, выполняющих роль проводников, хранящих данные и проводящих вычисления. Такие компоненты создают из редких веществ, типа диоксида ниобия и диоксида ванадия, кроме того они могут работать только при определенной температуре.

Однако доктор Шрибрата Госвами сумел получить новый материал на основе атома железа, связанного с тремя органическими молекулами фенилазопиридина, называемыми лигандами.

«Он ведет себя, как электронная губка, которая может обратимо поглощать до 6-ти электронов, что приводит к 7-ми различным окислительно-восстановительным состояниям. Взаимосвязь между этими состояниями является ключом к реконфигурируемости», – рассказал ученый.

А доктор Сритош Госвами из Национального университета Сингапура сумел создать миниатюрную электрическую цепь из 40-нанометрового слоя молекулярной пленки, зажатой между слоем золота сверху и наплавленным золотом, оксидом индия и олова снизу.

На данное устройство было подано отрицательное напряжение, что в итоге позволило зарегистрировать совершенно новый профиль тока-напряжения.

Не в пример металлооксидным мемристорам, которые способны переключаться с с металла на изолятор только при фиксированном значении напряжения, органические молекулярные устройства могут переключаться из состояния изолятора в состояние проводника при нескольких дискретных последовательных напряжениях.

«Наше устройство делало что-то похожее на то, что делает мозг, но другим способом. Когда вы изучаете что-то новое или когда принимаете решение, мозг действительно может перенастроиться. Точно так же мы можем логически перепрограммировать или перенастроить наши устройства», – сообщил Сритош Госвами.

По словам доктора Тирумалая Венкатесана из Университета штата Оклахома, одно такое устройство способно заменить тысячи транзисторов. Благодаря этому их можно будет использовать в портативных устройствах, таких как смартфоны и ноутбуки.