Ученые создали высокопроизводительный искусственный синапс

«Он действует как настоящий синапс, но это органическое электронное устройство, которым можно управлять, — говорит профессор Альберто Саллео, старший автор исследования. — Это совершенно новое семейство устройств, поскольку такой тип архитектуры до сих пор не создавали. По многим ключевым параметрам он также работает лучше, чем все, что производилось из неорганики».

Когда человек чему-либо учится, между нейронами в его мозгу проходят электрические сигналы. Больше всего энергии требуется в самый первый раз. В каждый последующий ее нужно все меньше и меньше. Искусственный синапс, изобретенный в Стэнфорде, также выполняет две эти задачи одновременно. Это значительное сбережение энергии по сравнению с обычными компьютерами, которые сначала обрабатывают информацию, а потом сохраняют ее в памяти.

Искусственный синапс состоит из двух тонких гибких пленок с тремя терминалами, соединенными электролитом из соленой воды. Устройство работает по принципу транзистора, когда один из терминалов управляет потоком электричества между двумя другими.

Ученые запрограммировали искусственный синапс постоянно разряжаться и заряжаться, чтобы предсказать с уверенностью в 99%, какое напряжение нужно, чтобы привести синапсы в определенное электрическое состояние или, когда оно уже достигнуто, чтобы они пребывали в нем. Другими словами, в отличие от обычного компьютера, искусственный синапс может вспомнить свою программу без каких-либо дополнительных действий или элементов.

Ученые создали всего один такой синапс, но провели 15 000 измерений, чтобы понять, как их массив будет работать в нейронных сетях. Они протестировали способность сети распознавать рукописные цифры от 0 до 9. Точность составила от 93% до 97%.

Все части устройства созданы из недорогих органических материалов. Их нет в природе, но в основном это водород и углерод, и они совместимы с химией мозга. Все это означает, что искусственные синапсы могут общаться с живыми нейронами в улучшенном нейроинтерфейсе. Однако, прежде чем проводить биологические испытания, ученые планируют создать массивы синапсов и протестировать их, пишет Stanford News.

В апреле прошлого года физики МФТИ сообщили о создании мемристоров — устройств, которые способны менять свою проводимость в зависимости от протекшего через них заряда, и, таким образом, имеющие память о своей «предыстории». В будущем такие «прототипы синапсов» смогут наладить механизмы самообучения искусственных систем.