Kompjuteri që imiton efikasitetin e rrjeteve nervore të trurit

Ndërsa progresi në informatikën tradicionale ngadalësohet, format e reja të llogaritjes po vijnë në ballë. Në Penn State, një ekip inxhinierësh po përpiqet të krijijë një lloj kompjuteri që imiton efikasitetin e rrjeteve nervore të trurit ndërsa shfrytëzon natyrën analoge të trurit.

Informatika moderne është dixhitale, e përbërë nga dy gjendje, on-off ose një dhe zero. Një kompjuter analog, si truri, ka shumë gjendje të mundshme. Është ndryshimi midis kthimit ose fikjes së një çelësi dritash dhe kthimit të një çelësi dimmer në sasi të ndryshme ndriçimi.

Informatika neuromorfe ose e frymëzuar nga truri është studiuar për më shumë se 40 vjet, sipas Saptarshi Das, udhëheqësi i ekipit dhe asistent profesori i Penn State i shkencës inxhinierike dhe mekanikës. E reja është se ndërsa janë arritur kufijtë e informatikës dixhitale, nevoja për përpunim të imazhit me shpejtësi të lartë, për shembull për veturat që drejtojnë vetveten, është rritur. Rritja e të dhënave të mëdha, e cila kërkon lloje të njohjes së modelit për të cilat arkitektura e trurit është veçanërisht e përshtatshme, është një tjetër drejtues në ndjekjen e informatikës neuromorfike.

“Ne kemi kompjuterë të fuqishëm, pa dyshim për këtë, problemi është që ju duhet të ruani kujtesën në një vend dhe të bëni llogaritjen diku tjetër”, tha Das.

Ndërprerja e këtyre të dhënave nga kujtesa në logjikë dhe përsëri kërkon shumë energji dhe ngadalëson shpejtësinë e llogaritjes. Përveç kësaj, kjo arkitekturë kompjuterike kërkon shumë hapësirë. Nëse llogaritja dhe ruajtja e kujtesës mund të gjenden në të njëjtën hapësirë, kjo ngushtim mund të eliminohet.

“Ne jemi duke krijuar rrjete nervore artificiale, të cilat kërkojnë të imitojnë energjinë dhe efikasitetin e zonës së trurit”, shpjegoi Thomas Schranghamer, një student i doktoratës në grupin Das dhe autori i parë në një letër të botuar së fundmi në Nature Communications. “Truri është aq kompakt sa mund të futet në majë të shpatullave tuaja, ndërsa një superkompjuter modern merr një hapësirë ​​me madhësinë e dy ose tre fushave të tenisit.”

Ashtu si sinapset që lidhin neuronet në tru që mund të konfigurohen, rrjetet nervore artificiale që ekipi po ndërton mund të konfigurohen duke aplikuar një fushë të shkurtër elektrike në një fletë grafeni, shtresa e atomeve të karbonit me një trashësi atomike. Në këtë punë ato tregojnë të paktën 16 gjendje të mundshme të kujtesës, në krahasim me ato të dy në memristorët më të bazuar në oksid, ose rezistencat e kujtesës.

“Ajo që kemi treguar është se ne mund të kontrollojmë një numër të madh të gjendjeve të kujtesës me saktësi duke përdorur tranzistorë të thjeshtë të efektit të fushës së grafenit”, tha Das.

Ekipi mendon se rritja e kësaj teknologjie në një shkallë tregtare është e realizueshme. Me shumë prej kompanive më të mëdha gjysmëpërçuese që ndjekin në mënyrë aktive informatikë neuromorfe, Das beson se ata do ta gjejnë këtë punë me interes.

Përveç Das dhe Schranghamer, autori shtesë në letër, i titulluar “Graphene Memaptive Synapses for High Precision Neuromorphic Computing”, është Aaryan Oberoi, student i doktoratës në shkencën inxhinierike dhe mekanikën.