Транзисторы, работающие в 10 000 раз быстрее синапсов мозга

03.08.2022

Исследователи из Массачусетского технологического института разработали программируемые транзисторы, работающие в 10 тыс. раз быстрее синапсов головного мозга. Технология, используемая для аналогового машинного обучения, обеспечивает не только высокую скорость обработки данных, но и хорошую энергоэффективность.

Рабочий механизм устройства заключается в электрохимическом внедрении мельчайшего иона, протона, в изолирующий оксид для модуляции его электронной проводимости. Ученые использовали мощное электрическое поле для того чтобы ускорить протоны и перевести ионные транзисторы в наносекундный режим работы.

Исследователи отмечают, что секрет новых устройств в использовании неорганического фосфорсиликатного стекла. Оно обеспечивает сверхбыстрое движение протонов, поскольку содержит множество пор нанометрового размера, поверхности которых обеспечивают пути диффузии элементарных частиц. Оно может выдерживать очень сильные импульсные электрические поля.

Потенциал действия в биологических клетках растет и падает с временной шкалой в миллисекунды, поскольку разность потенциалов примерно в 0,1 вольта ограничивается стабильностью воды. В своей работе мы применяем до 10 вольт через специальную твердую стеклянную пленку наноразмерной толщины, которая производит протоны, не повреждая ее. И чем сильнее поле, тем быстрее работают ионные устройства.

В человеческом мозге обучение происходит благодаря усилению и ослаблению связей между синапсами. Глубокие нейронные сети используют аналогичную стратегию, когда весы узлов (нейронов) программируются с помощью обучающих алгоритмов. При использовании процессоров увеличение и уменьшение электрической проводимости протонных резисторов обеспечивает аналоговое машинное обучение.

Проводимость контролируется движением протонов. Чтобы увеличить проводимость, больше протонов выталкивается в канал в резисторе, а для уменьшения проводимости протоны выводятся. Это достигается с помощью электролита (похожего на аккумулятор), который производит протоны, но блокирует электроны. Увеличение скорости движения протонов существенно ускоряет процесс машинного обучения.

<< Назад: Продукты и напитки стали слаще 03.08.2022

>> Вперед: Собаки могут видеть носом 02.08.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива IT-писсуар 04.12.2017 Голландский стартап Mr.Friendly представил первый в мире IT-писсуар. Отличительная особенность нового писсуара состоит в том, что в него встроен дисплей. На нем начинает крутиться реклама сразу после того, как встроенные датчики определяют, что к устройству подошли. При этом управление этим высокотехнологичным устройством осуществляется оператором из "облачного центра управления". В стартапе убеждены, что именно в такие моменты человек максимально открыт для восприятия рекламы. Ведь в эти минуты он полностью свободен и отрешен от постоянных забот, имея возможность сосредоточиться на рекламном ролике. Кроме того, создатели нового IT-писсуара утверждают, что он крайне экономично тратит воду и к тому же не распространяет запахи.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026