Синаптический транзистор, имитирующий человеческий мозг

29.12.2023

Международная группа ученых из ведущих университетов США добилась важного прогресса в интеграции компьютерной архитектуры с человеческим мозгом, создав инновационный синаптический транзистор. Это устройство предоставляет возможность преодолеть разрыв между биологическими и электронными системами.

Традиционные различия в обработке и хранении информации между мозгом и компьютерами представляли серьезный вызов для ученых. В отличие от обычных компьютеров, которые передают данные между процессором и памятью, человеческий мозг выполняет обе эти функции одновременно. Решением этой проблемы стало создание новой ячейки памяти, способной выполнять функции транзистора.

Ключевым моментом в этом исследовании стало разработанное устройство - синаптический транзистор, функционирующий при комнатной температуре и потребляющий минимальное количество энергии - всего 20 пиковатт (пВт). Ученые сфокусировались на использовании муаровых квантовых материалов, обычно требующих криогенных условий, и успешно продемонстрировали работу своего изобретения при комнатной температуре, открыв новые горизонты в области наноэлектроники.

Синаптический транзистор состоит из двух слоев материала атомной толщины - графена и нитрида бора, перекрывающихся с небольшим смещением в горизонтальной плоскости.

Основной секрет заключается в создании муарового узора путем поворота одного слоя под определенным углом, вызывающего уникальные взаимодействия, известные как "магические углы". Эти углы индуцируют кулоновское взаимодействие между материалами, что приводит к экзотическим электрическим явлениям, невидимым в обычных материалах.

Исследователи также создали нейронные схемы на основе этих синаптических транзисторов, успешно обучив их ассоциативному обучению. Экспериментальные схемы успешно распознали двоичные группы цифр, такие как 000 и 111, демонстрируя точность в 97,5 процента.

Муаровый синаптический транзистор предоставляет эффективные схемы для вычислений в памяти и обещает стать передовой технологией в области искусственного интеллекта и машинного обучения.

Создание синаптического транзистора является значительным прогрессом в интеграции биологических и электронных систем. Эта технология обещает революцию в области наноэлектроники, а также предоставляет новые возможности для развития искусственного интеллекта и машинного обучения.

<< Назад: Примесь углерода улучшает электропроводность меди 29.12.2023

>> Вперед: Ощущение боли оберегает роботов от повреждений 28.12.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

Случайная новость из Архива Плавучая ветровая турбина мощностью 17 МВт 25.08.2025 Китайские специалисты представили прототип крупнейшей в мире плавучей ветровой турбины, которая уже продемонстрировала рекордные показатели генерации энергии. Проект реализуют два ведущих государственных предприятия - China Huaneng Group и Dongfang Electric Corporation. Каждая турбина рассчитана на производство 17 мегаватт чистой электроэнергии, что эквивалентно примерно 68 миллионам киловатт-часов в год. По расчетам управления энергетики США, этого объема хватит, чтобы обеспечить электричеством около 6,3 тысячи американских семей. Конструкция турбины поражает своими масштабами. Высота башни достигает 152 метров, а лопасти, вращающиеся вокруг гондолы с генератором, образуют круг диаметром 262 метра. Один полный оборот охватывает площадь в 53 тысячи квадратных метров - примерно столько же занимают восемь футбольных полей. Увеличение мощности каждой отдельной установки позволяет сократить количество турбин на морских ветропарках, что существенно снижает общую стоимость проектов и ускоряет их ввод в эксплуатацию. Эксплуатация в открытом море требует от техники исключительной надежности. Представители China Huaneng Group отмечают, что новая турбина способна выдерживать удары волн высотой до 24 метров и противостоять ветрам, скорость которых достигает 117 километров в час. Таким образом, установка может функционировать даже в экстремальных условиях, что расширяет географию ее применения. Несмотря на перспективность морской ветроэнергетики, ее развитие пока сдерживается высокой стоимостью. Постройка и обслуживание морских станций обходятся дороже, чем у наземных, а себестоимость электроэнергии остается выше. Однако у таких проектов есть важное преимущество - они практически не простаивают. Благодаря постоянным ветрам морские турбины работают более стабильно и обеспечивают высокие показатели выработки энергии. Традиционно морские ветряки закрепляют на дне. Такой способ хорошо работает на мелководье, например, в Северном море, где средняя глубина составляет около 90 метров. Но большая часть мирового океана недоступна для подобного строительства. Средняя глубина океана достигает 3682 метров, и даже рекордное закрепление турбины проекта Seagreen у побережья Шотландии было выполнено всего на 58,6 метра. Международные программы, включая ESMAP, относят все акватории глубже 50 метров к зонам, непригодным для традиционных донных конструкций. Именно здесь плавучие турбины открывают новый горизонт. По оценкам Глобального совета по ветроэнергетике, около 80 процентов мирового потенциала ветровой энергетики сосредоточено на глубинах около 60 метров и более. Если технологии плавучих станций будут активно развиваться, это позволит энергетическим компаниям осваивать территории, ранее считавшиеся недоступными.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025