Новый нейроморфный чип сделает смартфоны суперкомпьютерами

В MIT постоянно что-то разрабатывают такое, что в дальнейшем переворачивает целые области науки или отрасли человеческой деятельности. В этот раз инженеры разработали настоящий мозг в микрочипек. Размер этого мозга не больше конфетти, однако он заключает в себе немалую мощь десятков тысяч синтетических синапсов, а также мемристоров. Последний является электронным компонентом, эквивалентом памяти. Эти чипы можно выстраивать в различной последовательности в небольшие модули, способные выполнять довольно сложные вычисления, сейчас на которые способны исключительно мощные суперкомпьютеры.

Мемристор, по сути, тот же транзистор, только с памятью, и он является важнейшим компонентом грядущих нейроморфных компьютеров. Функции этого компонента примерно такие же, как и у синапсов человеческого (или другого живого существа) мозга – он соединяет нейроны. Один из нейронов передаёт сигнал синапсу, последний его передаёт другому нейрону.

Если брать актуальный традиционный транзистор, то он передаёт информацию чётко – переключился на 0, это один сигнал, переключился на 1 – другой сигнал. У мемристора всё несколько по-другому, сигнал от него зависит от силы сигнала к нему, то есть значений у него не два, а может быть гораздо больше. А это значит, что операций он способен выполнять тоже гораздо больше.

При этом у мемристоров есть ещё одна особенность – они запоминают значение, которое было связано с конкретной силой сигнала, потом выдают аналогичный сигнал, когда возникают идентичные условия. То есть работы проводится меньше, потребление энергии, меньше, места требуется меньше в сравнении с современными транзисторами. Развитие в этом направлении уже в ближайшее время может открыть дорогу к созданию карманных, не больше смартфона, суперкомпьютеров.

Но это только в будущем, а сейчас искусственные синапсы созданы в программном виде. Проводятся работы по созданию реальной аппаратной нейронной сети, которая будет использоваться в портативных системах AI. Представьте себе ситуацию, нет интернета. Автопилот работать не будет, система без помощи мощностей внешних серверов не сможет ничего вам подсказать. Вы подключаете к системе портативное нейроморфное устройство, и ваша машина снова стала распознавать цвета, освещённость, предметы, знаки, начала принимать мгновенные решения без задержек на пинг. В планах инженеров использовать энергоэффективные транзисторы, имеющие память (мемристоры) под сложные вычисления локально, здесь и сейчас, без отсылки информации на сервера и ожидание ответа.

Актуальные конструкции мемристоров отлично работают при сильном проводящем сигнале, но, когда есть необходимость в генерации слабого сигнала, слабовыраженного, они становятся менее эффективными и надёжными. В целоом, при тонком канале могут возникать трудности с передачей сигналов.

Но решение профессором Кимом было найдено, причём найдено оно было в металлургии. Как правило, плюсовой электрод мемристора выполнен из серебра, и важно подобрать такой легирующий состав, чтобы максимально сделживать рассеивание ионов серебра. И такой метал был найден – обычная медь. Это металл как бы мосток между серебром с одной стороны и кремнием с другой. Всё это было собрано, и размещено на чипе.

Испытания прошли успешно, было воспроизведено изображение предмета из произведений Марвел. Каждый пиксель соответствовал одному мемристору. При этом чип запомнил это изображение, и мог повторять воспроизведение много раз.