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:

Донорское сердце способно быстро перенимать биологический возраст реципиента 12.10.2026

Возраст органов определяется не только количеством прожитых лет. На молекулярном уровне ткани могут стареть с разной скоростью, а после пересадки, как показывают новые эксперименты, их биологические характеристики способны заметно меняться под воздействием организма, в который они попадают. Исследователи из Бостона обнаружили, что молодые донорские сердца после трансплантации довольно быстро приобретают признаки биологического возраста реципиента, тогда как более старые органы могут, напротив, демонстрировать признаки омоложения. Чтобы оценить эти изменения, ученые применили три так называемых "часа старения" - молекулярных инструмента, позволяющих приблизительно определять биологический возраст клеток и тканей. В отличие от обычного календарного возраста, такие показатели отражают состояние организма на уровне определенных молекулярных изменений. Именно их анализ позволил специалистам проследить, как меняются пересаженные сердца спустя несколько месяцев после операции. Основные ...>>

Samsung Galaxy Buds On: клипсы с искусственным интеллектом вместо внутриканальных наушников 12.10.2026

Беспроводные наушники превратились в одно из самых привычных персональных электронных устройств, однако их конструкция по-прежнему во многом определяется необходимостью размещать излучатель внутри или непосредственно у слухового канала. Компания Samsung решила попробовать другой подход. Представленная модель Galaxy Buds On получила формат наушников-клипсов, которые закрепляются непосредственно на ухе и оставляют слуховой канал открытым. Samsung позиционирует новинку как устройство для продолжительного ношения, тренировок и прогулок, а также для ситуаций, когда пользователю важно одновременно слушать музыку и не терять связь с окружающей обстановкой. В отличие от традиционных внутриканальных моделей, Galaxy Buds On практически не изолируют человека от внешнего мира. При этом речь идет не об экспериментальном прототипе или утечке: официальная информация об устройстве уже опубликована в Samsung Newsroom. Открытая конструкция имеет и очевидный недостаток - добиться такой же глубины н ...>>

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Новая угроза для спутников на перегруженной орбите 04.02.2026 Космическая солнечная энергетика уже давно воспринимается как одна из самых перспективных технологий будущего - способ получения чистой, практически неисчерпаемой энергии круглосуточно и независимо от погоды на Земле. Идея заключается в том, чтобы размещать огромные солнечные панели на орбите, собирать там солнечный свет и передавать полученную электроэнергию вниз в виде направленного луча. Однако по мере развития проектов и стремительного роста числа спутников на околоземных орбитах эта технология начинает сталкиваться с новыми, ранее недооцениваемыми рисками. Особенно тревожными выглядят последствия возможных сбоев при использовании мощных лазеров для передачи энергии. В свежем исследовании, проведенном специалистами Пекинского института спутниковой инженерии, подробно рассмотрены сценарии "отклонения лазерного луча от заданной цели". Авторы показывают, что даже небольшая ошибка в системе наведения или сбой в отслеживании может привести к тому, что мощный инфракрасный луч попадет на посторонний спутник. Последствия такого инцидента могут быть крайне серьезными: индуцированные электрические разряды в солнечных панелях, вспышки света, резкие скачки тока и, как следствие, выход из строя чувствительной бортовой электроники. Лабораторные эксперименты, проведенные китайскими учеными с применением ультракоротких лазерных импульсов, наглядно продемонстрировали, как высокая плотность мощности луча провоцирует накопление зарядов и электрические пробои. Чем выше интенсивность излучения, тем значительнее риск повреждения. Эти результаты заставляют пересмотреть подходы к выбору параметров лазерной системы: ученые уже предложили ряд рекомендаций, позволяющих существенно снизить вероятность аварийных ситуаций. Интересно, что сама концепция космической солнечной энергетики была впервые сформулирована еще в 1968 году американским инженером Питером Глазером. Долгое время основным способом передачи энергии считались микроволновые лучи, однако в последние годы все больше проектов переходят на инфракрасные лазеры. Такие системы требуют гораздо меньших наземных приемных антенн, что делает их привлекательнее с точки зрения стоимости и размещения инфраструктуры. Сегодня разработкой космической солнечной энергетики активно занимаются как государственные структуры, так и частные компании. Среди американских стартапов выделяется Overview Energy, которая планирует провести первые орбитальные демонстрации уже к 2028 году. Китай, в свою очередь, согласно открытым данным, нацелен на создание мегаваттной системы к 2030 году. Однако стремительный рост числа спутников - особенно на геостационарной и низкой околоземной орбитах - делает задачу точного наведения луча все более сложной и рискованной. Авторы исследования подчеркивают, что безопасное развитие технологии невозможно без комплексного подхода. Необходимы не только инженерные меры предосторожности - улучшенные алгоритмы наведения, системы аварийного отключения, резервные каналы контроля, - но и международное регулирование использования орбитального пространства. Без четких правил и координации между странами космическая солнечная энергетика рискует превратиться в источник новых техногенных угроз для уже существующей спутниковой инфраструктуры.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026