Инженеры создали транзисторы, работающие в 10 000 раз быстрее синапсов мозга

Исследователи нашли способ перемещать протоны через твердые тела с беспрецедентной скоростью. Технология помогла «разогнать» глубокое аналоговое обучение.

Исследователи из Массачусетского технологического института разработали программируемые транзисторы, работающие в 10 тыс. раз быстрее синапсов головного мозга. Технология, используемая для аналогового машинного обучения, обеспечивает не только высокую скорость обработки данных, но и хорошую энергоэффективность.

Рабочий механизм устройства заключается в электрохимическом внедрении мельчайшего иона, протона, в изолирующий оксид для модуляции его электронной проводимости, объясняют авторы работы. Ученые использовали мощное электрическое поле для того, чтобы ускорить протоны и перевести ионные транзисторы в наносекундный режим работы.

Исследователи отмечают, что секрет новых устройств в использовании неорганического фосфорсиликатного стекла. Оно обеспечивает сверхбыстрое движение протонов, поскольку содержит множество пор нанометрового размера, поверхности которых обеспечивают пути для диффузии элементарных частиц. Он также может выдерживать очень сильные импульсные электрические поля. 

Потенциал действия в биологических клетках возрастает и падает с временной шкалой в миллисекунды, поскольку разность потенциалов примерно в 0,1 вольт ограничивается стабильностью воды. В своей работы мы применяем до 10 вольт через специальную твердую стеклянную пленку наноразмерной толщины, которая проводит протоны, не повреждая ее. И чем сильнее поле, тем быстрее работают ионные устройства.

Ю Ли, профессор Массачусетского технологического института и соавтор работы

В человеческом мозгу обучение происходит за счет усиления и ослабления связей между синапсами. Глубокие нейронные сети используют аналогичную стратегию, когда веса узлов (нейронов) программируются с помощью обучающих алгоритмов. При использовании процессоров увеличение и уменьшение электрической проводимости протонных резисторов обеспечивает аналоговое машинное обучение.

Проводимость контролируется движением протонов. Чтобы увеличить проводимость, больше протонов выталкивается в канал в резисторе, а для уменьшения проводимости протоны выводятся. Это достигается с помощью электролита (похожего на аккумулятор), который проводит протоны, но блокирует электроны. Увеличение скорости движения протонов существенно ускоряет процесс машинного обучения.

Изображение на обложке: художественная иллюстрация протонного программируемого резистора. Источник: Ella Maru Studio, Murat Onen, MIT


Читать далее:

Сверхзвуковой самолет будет летать со скоростью 2 000 км/ч и пересечет океан за 3,5 часа

Ученые сняли на видео странное существо с щупальцами, которое приняли за цветок

Создан квантовый компьютер, который «вышел за пределы двоичной системы»

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Boston Dynamics усовершенствовала систему восприятия гуманоидного робота Atlas
Новости
Наклейка на лоб анализирует мозговые волны и предсказывает переутомление
Наука
Посмотрите на робота-трансформера, который меняет форму прямо в полете
Новости
Китай отправил миссию за образцами горных пород с квазиспутника Земли
Космос
ИИ научился предсказывать успеваемость студентов по данным профиля в VK
Новости
Странная звезда Млечного Пути пульсирует каждые 44 минуты и это не объяснить
Космос
Этот OLED-экран сам издает звук: каждый пиксель работает как динамик
Новости
Посмотрите, как на Солнце идет дождь: астрономы увидели это впервые
Космос
Одно из главных доказательств Большого взрыва поставили под сомнение 
Космос
Университетский техпред — новый элемент высшего образования: студенты становятся предпринимателями
Наука
Илон Маск намекнул, почему ушел из администрации Трампа на самом деле
Новости
Илон Маск и Павел Дуров публично спорят из-за соглашения между Telegram и Grok
Новости
В мозге нашли нервные клетки, которые регулируют набор веса
Наука
Электросамолеты смогут летать дальше: MIT представил мощные топливные элементы
Наука
Anthropic открыла доступ к поиску для пользователей чат-бота с ИИ Claude
Новости
Противораковые препараты на треть увеличили срок жизни мышей
Наука
В Китае придумали, как решить проблему опасных вибраций в маглеве
Новости
Роботизированные комплексы для обучения студентов внедрят в российские вузы
Иннополис
Дуров договорился с xAI Маска продвигать ИИ Grok в Telegram
Новости
Камни для крокодилов и контроль качества альтушек: четвертый «ТехПредКлуб» прошел в Томске
Новости