Созданы органические транзисторы, работающие, как синапсы в мозге
Традиционные компьютерные чипы достигли физического предела микроминиатюризации, а проблема энергопотребления искусственного интеллекта нарастает как снежный ком. Решение может лежать в области нейроморфных вычислений — подхода к проектированию компьютерного «железа» по образу и подобию живых нейронных сетей.
В Университете Миссури разработаны органические транзисторы, работающие как синапсы в мозге. Их устройство и результаты испытаний опубликованы в ACS Applied Electronic Materials.
«Одно из главных преимуществ мозга — его эффективность. Он решает невероятно сложные задачи, потребляя около 20 ватт — примерно как старая лампочка. А современная компьютерная архитектура, напротив, чрезвычайно энергозатратна», — говорит профессор Сучи Гуха, руководившая исследованием.
В компьютерах данные хранятся в одном месте, вычисления происходят в другом. Вот и слабое звено — бесконечная циркуляция битов туда-сюда, медленная и энергоемкая.
В мозге нет такой специализации. Любой нейрон, любой синапс — и память, и процессор. По этому примеру Гухи и ее команда разрабатывали новые транзисторы.
«Мы не просто пытаемся сделать транзисторы быстрее. Мы стремимся создать устройства, которые вели бы себя скорее как сам мозг», — объясняет она.
В роли полупроводника проверили несколько полимеров. Почти неотличимые по своим базовым свойствам, в транзисторе они работали совершено по-разному. Огромное влияние на итоговый результат оказала граница раздела сред — тончайшая область затвора, где полупроводник соединен с диэлектриком.
Изоляция затвора там — не просто окисел, как в обычном кремниевом транзисторе, а сегнетоэлектрический релаксор. Это полимер с изменяющейся поляризацией — что, собственно, и наделяет транзистор удивительными свойствами синапса.
Эффективность разработки проверили виртуально — на основе измеренных параметров транзисторов построили нейросеть, и она научилась распознавать простые изображения с точностью до 80%.
b) Имитирующий его транзистор. Благодаря сегнетоэлектрическому релаксору граница между затвором и полупроводником работает как синаптическая щель
Несмотря на то, что нейроморфные вычисления пока находятся на ранней стадии, Гуха уверена, что такие исследования постепенно стирают грань между биологией и техникой.
«Мозг по-прежнему остается золотым стандартом эффективных вычислений. Если мы действительно сделать машины разумными, придется создавать аппаратуру, которая учится так же, как учится живая природа», — заключила она.
