Группа физиков из Южной Кореи и США, возглавляемая профессором Стэнфордского университета Эриком Попом, разработала уникальные рукотворные нейроны. Они способны излучать вспышки света под воздействием электрических импульсов - практически так же работают настоящие нервные клетки человеческого организма. По словам разработчиков, открытие может стать основой для создания гибридных систем, объединяющих возможности оптических и электронных компьютеров.
Что такое рукотворные нейроны
Искусственные нейроны, созданные исследователями, представляют собой тончайшие пленки из оксида ниобия, нанесенные на сапфировую подложку. Они имеют строго заданные параметры длины, ширины и толщины, которые и обеспечивают их уникальные свойства. Электроды из палладия и алюминия, подключенные к этим пленкам, позволяют управлять их поведением при помощи электрических полей.
Главной особенностью этих устройств является использование так называемых "изоляторов Мотта". Эти материалы могут переключаться между состояниями проводимости и изоляции благодаря особым взаимодействиям между электронами. Управляя данными характеристиками, физики смогли создать материал, который работает как программируемый "выключатель". Такой подход позволяет достичь невероятной скорости обработки данных и точности в управлении информацией.
Как это работает
Ключевым элементом технологии является фазовый переход, происходящий в изоляторах Мотта. Под воздействием электрических импульсов материал изменяет свои свойства, переходя из состояния проводимости в состояние изоляции и обратно. Эти переходы сопровождаются вспышками света, которые напоминают электрические импульсы, возникающие в реальных нейронах человеческого мозга. Эта способность к переключению делает рукотворные нейроны идеальными для использования в гибридных системах. Они могут одновременно обрабатывать и передавать информацию, используя как электронные, так и оптические сигналы. Это особенно важно для создания новых вычислительных устройств, которые будут сочетать преимущества обеих технологий.
Преимущества технологии
Современные системы обработки и хранения информации делятся на две основные категории: электронные и оптические. Каждая из них имеет свои преимущества и ограничения. Так, электронные системы обеспечивают высокую плотность обработки данных и возможность работы с большими объемами информации одновременно. А оптические — отличаются высокой скоростью передачи данных и огромной пропускной способностью. Созданные рукотворные нейроны объединяют лучшие качества обеих технологий. Они способны выполнять задачи, требующие высокой скорости обработки, при этом эффективно работают с большими объемами данных. Это открывает путь к созданию новых архитектур для искусственного интеллекта и вычислительных систем будущего.
Перспективы использования
Разработка рукотворных нейронов открывает широкие перспективы для науки и технологий. Новые устройства позволят создавать более мощные и энергоэффективные нейронные сети, способные к обучению и адаптации.
Рукотворные нейроны также могут быть использованы для разработки протезов и имплантатов, которые будут взаимодействовать с нервной системой человека.
Объединение же оптических и электронных технологий позволит создавать компьютеры нового поколения с невероятной скоростью и производительностью.
