Ученые из России сделали улучшенное поколение искусственных ячеек памяти
В России разработано устройство, имитирующее биологическую память
Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) разработали улучшенный аналог устройства под названием «мемристор», которое способно работать как настоящий синапс в человеческом мозге.
Термин «Мемристор», придуманный в 1971 году, объединяет в себе как элемент памяти, так и резистор в одном флаконе. То есть некую органо-электронную машину. И в том или ином виде его пытаются доработать ученые из разных концов света, предлагая каждый свою реализацию с 2008 года.
Новое поколение мемристоров, условно говоря – второе поколение, сегодня становится способным, в том числе, и удалять данные, то есть забывать информацию, к которой мозг обращается реже. Это в еще большей степени имитирует работу реальных синапсов мозга человека, а точнее воспроизводит его уникальное явление – пластичность.
Изучение и разработка функциональных мемристоров напрямую связана с темой нейрокомпьютеров, причем как электронных вычислительных машин, так и рабочих элементов, имитирующих работу человеческого мозга. То есть, теоретически, в будущем можно будет разрабатывать компьютеры с полуорганической основой, которая будет работать и обучаться, как мозг человека, за исключением роста клеток мозга и увеличения количества синапсов (и то лишь пока не будут проработаны технологии).
И наоборот, в мозг смогут монтировать разработанные учеными мини-электронные элементы, которые смогут не только улучшать память, но и, что главное, помогать людям с проблемами со здоровьем, восстанавливая нервные клетки, заменяя их или поддерживая неиспользуемые на нормальном уровне. Причем без тренировок головы и запоминаний.
Первая задача, вставшая перед отечественными исследователями, – исправление фундаментального недостатка мемристоров второго поколения: из-за механического износа, со временем, и достаточно быстро, элементы выходили из строя.
В каком-то смысле это полная имитация работы реальных синопсов в обычном мозге среднестатистического пожилого человека. Так вот, чтобы система работала надежно, исследователям пришлось для начала изменить технологию самого «синопса-резистора».
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа пересмотрела существующий формат мемристоров второго поколения, в котором использовался ток, перемещающийся по микроскопическому «мосту» (он-то часто, по всей видимости, и горел), заменив эту схему намагниченной технологией, сделанной из сплава, называемого оксидом гафния*.
Как металл может изменить всю технологию производства?
*Это порошкообразное соединение является изолятором, наиболее широко используемым Intel начиная с 2007 года в качестве замены диоксида кремния при создании микросхем, которые используют изоляцию для управления логикой внутри микрочипов.
Гафний – это термостойкий металл, используемый для изготовления сварочных горелок или даже применяемый в ядерных стержнях. В чистом или легированном виде это проводник, но в сочетании с кислородом, который, окислив металл, создает вещество с новыми свойствами, оксид гафния становится термостойким изолятором.
При этом, выступая в формате изолятора, он все еще обладает свойствами металлов, в том числе в том, что способен удержать в себе магнитный заряд. Последний как раз и использовали исследователи из Москвы для создания своего типа более надежного элемента.
Ферроэлектрический (сегнетоэлектрический) – то есть удерживающий заряд (точно так же, как его аккумулирует обычное железо) – оксид гафния позволяет мемристору функционировать с гораздо большей надежностью, чем когда-либо это было возможно раньше.
Таким образом, магнитные свойства гафния делают его идеальным средством измерения «запоминания» в инкрементном масштабе с течением времени.
Отечественные физики также работают с оксидом гафния в качестве способа разработки нового механизма для будущих нейрокомпьютеров всех типов, которые помогут не только в создании аналога человеческой памяти, но и для того, например, чтобы дать роботам мотивирующий страх перед собственной смертностью.
P. S. Аналогичные исследования идут и в других институтах страны. Например, год назад вышел материал на сайте Университета Лобачевского: « Мемристивное устройство в качестве активного синапса », в котором ученые проводили исследования в схожем направлении.
Это еще раз доказывает, что будущее, о котором каких-то несколько десятилетий назад грезили только фантасты, уже наступает и рано или поздно человечество общими усилиями изобретет гибрид человека и машины. Остается надеяться, что детище не поднимет руку на своего создателя и будет помогать ему в дальнейшем развитии и покорении космоса и в других направлениях.
