Нова процесорна технология работи подобно на човешкия мозък (снимка: CC0 Public

Нова процесорна технология работи сходно на човешкия мозък 
(снимка: CC0 Public Domain)

Международен екип от учени сътвори и тества изчислително устройство въз основата на молекулярни мемристори, което сходно на човешкия мозък е в положение неотложно да преконфигурира вътрешните връзки посредством препрограмиране на логиката. Технологията се оказа доста бърза и енергийно- ефикасна.

В създаването на процесора вземат участие учени от Сингапур, Ирландия, Съединени американски щати и Индия. Те са съумели да преконфигурират „ в придвижване ” архитектурата на процесора посредством смяна на приложеното напрежение за решение на разнообразни изчислителни задания. В публикация за създаването, оповестена в последния брой на сп., учените споделят, че по прилика с нервните кафези на човешкия мозък процесорите с молекулярни меморитори могат да правят калкулации и да съхраняват информация за бъдещи калкулации.

За разлика от известните през днешния ден невроморфни процесори с архитектура с „ шипова ” невронна мрежа (SNN), където връзките сред „ изкуствените неврони ” са непрекъснати, молекулярният мемристорен процесор има опция да трансформира програмно своята хардуерна архитектура.

„ Мозъкът има забележителна дарба да основава и прекъсва връзки сред нервните кафези ”, споделя доктор Р. Стенли Уилямс, професор в катедрата по електротехника и компютърно инженерство в Тексаския университет A&M. „ Постигането на нещо физически сравнимо беше извънредно сложна задача. Създадохме мощно преконфигурируемо молекулно устройство, което се реализира не посредством смяна на физическите връзки, както в мозъка, а посредством препрограмиране на неговата логичност ”.

Според откривателите, новата технология, основана на молекулярни мемристори, е в положение да прави калкулации с висока скорост и енергийна успеваемост, което я прави обещаваща за потребление в периферни изчислителни устройства и портативна електроника с стеснен запас на мощ.

Мемристорите са електронни съставни елементи, които могат да се трансформират от изолатор в проводник при избрана температура и по-късно да запазят това положение, което им разрешава да правят калкулации и да съхраняват данни. Въпреки многочислените преимущества, обичайните мемристори от железен оксид, като тези, направени от ниобиев диоксид и ванадиев диоксид, съдържат прекалено много скъпи редкоземни детайли и работят единствено в стеснен температурен диапазон.

Сега учените са съумели да основат химическо съединяване с централния атом на метала (желязо), който е обвързван с три органични молекули (лиганди) на фенилазопиридин. По време на опитите се оказва, че полученият материал е кадърен „ като електронна гъба ” обратимо да всмуква до шест електрона. С други думи, подобен материал има седем разнообразни редокс положения, които обезпечават преконфигурируемост на молекулярните мемристори.
още по тематиката
Въз основа на този материал откривателите основават дребна електрическа верига от 40-нанометров пласт молекулен филм, ситуиран сред пласт злато от горната страна и нанодиск, напръскан със злато, индиев оксид и калай на дъното.

Прилагайки негативен капацитет, учените здабелязват неповторимата волт-амперна характерност на материала: за разлика от мемристорите от железен оксид, които могат да преминат от железно положение в изолационно положение единствено при едно закрепено напрежение, органичните молекулни мемристори са в положение да превключват сред положенията на изолатор и проводник при няколко разновидността на дискретни поредни напрежения.

Оказва се, че смяната на негативното напрежение кара лигандите на молекулата да преминат през поредност от окислителни и редукционни процеси за сметка на електрони, които принуждават молекулата да минава сред изключено и включено положение.

За да показват математически този доста комплициран волт-амперен профил, учените се отклоняват от обичайното потребление на физически уравнения и разказват държанието на молекулите, употребявайки логаритми на дървото за намиране на решения с условни изказвания „ if-then-else ”.

Освен това, по време на опита откривателите потвърждават, че изобретените от тях молекулярни мемристори са способни да правят много комплицирани калкулации в една времева стъпка и по-късно да се препрограмират, с цел да изпълнят друга задача в идващия тактов цикъл.

Според създателите на плана, хиляди обичайни транзистори ще бъдат нужни за осъществяване на същите изчислителни функционалности, които едно от техните молекулярни устройства извършва с разнообразни дървета на решения.

Учените чакат новата технология да стане необятно публикувана в региона на разработките на енергийно-ефективна самостоятелна памет, в стопански ефикасни бързи калкулации, основани на реконфигурируеми молекулярни процесори, в нови генерации смарт телефони, датчици и други устройства с стеснен запас от сила.

Непосредствените проекти на екипа включват създаването на нови електронни устройства въз основата на молекулярни мемристори, както и привличане на нови участници в плана за задълбочено моделиране и тестване на технологията.