Использование нанопроволоки Memristor для искусственной эмуляции биологических синапсов человеческого мозга

Одной из наиболее значительных трудностей, с которыми сталкиваются современные технологии, является эмуляция и понимание человеческого мозга: во-первых, возможность искусственно воспроизводить обработку сигналов мозга является одним из фундаментальных камней для развития искусственного интеллекта. ; с другой стороны, до понимания познавательных процессов в основе человеческого разума еще далеко.

Исследование, опубликованное в Nature Communications престижном журнале Джанлуки Милано и Карло Риккарди, аспиранта и профессора, соответственно, факультета прикладной науки и техники Политехнического университета Турина, символизирует шаг ближе к этим направлениям. На самом деле, статья под названием «Самоограниченные одиночные нанопроволочные системы, сочетающие универсальные мемристивные и нейроморфные функциональные возможности» продемонстрировала, как можно искусственно эмулировать активность синапсов или связи между нейронами, регулирующими процессы обучения в человеческий мозг в виде одной «нанопроволоки», диаметр которой в тысячи раз меньше диаметра волоса человека.

«Мемристор» – электронное устройство с возможностью искусственно воспроизводить функции биологических синапсов – поднимается на более высокий уровень производительности кристаллической нанопроволоки. Применение нанотехнологий, которые позволяют манипулировать веществом на атомном уровне, впервые позволило синаптическим функциям, которые были индивидуально эмулированы с использованием определенных устройств, быть объединены в одно устройство. С этой целью нанопроволока прокладывает путь для экстремальной миниатюризации «мемристора», тем самым значительно снижая сложность и энергопотребление электронных схем, необходимых для реализации алгоритмов обучения.

Начиная с 1971 года, когда «мемристор» был теоретически представлен профессором Леоном Чуа, который в настоящее время посещает профессора Политехнического университета в Турине, которому в 2015 году была присвоена почетная степень Университета, эта инновационная технология не только позволяет использовать меньшие размеры и более эффективные устройства, которые будут разработаны для реализации все более «интеллектуальных» компьютеров, но также являются важным шагом на пути к эмуляции и пониманию функционирования мозга.

Мемристор с нанопроволоками представляет собой модельную систему для изучения физических и электрохимических явлений, которые управляют биологическими синапсами на наноуровне. Работа является результатом сотрудничества между нашей исследовательской группой и Университетом RWTH в Аахене, Германия, при поддержке INRiM, Национального института метрологических исследований, и IIT, Итальянского технологического института .

Карло Риккарди, профессор кафедры прикладной науки и техники, Политехнический университет Турина.

Source link