Umělá synapse v solném roztoku. Kredit: Universiteit Utrecht.

Biologické mozky jsou sice měkké, rosolovité a na pohled nevábné, ale své konvenční křemíkové protějšky předčí masivní výpočetní schopností a obdivuhodnou energetickou úsporností. Pro vědce a inženýry je v tomto směru mozek velkou inspirací. Snaží se ho napodobit, přičemž jsou k dispozici různé cesty.

Většina neuromorfních zařízení sice pracuje podobně jako mozek, ale jinak jde o starou dobrou křemíkovou elektroniku. Neuromorfní iontronika oproti tomu napodobuje nejen strukturu, ale i prostředí, v němž biologický mozek pracuje, tedy v roztoku soli.

Mikroskopický snímek „slané“ synapse. Kredit: Universiteit Utrecht.

Tim Kamsma z nizozemské Universiteit Utrecht a jeho kolegové jako první úspěšně vyzkoušeli systém, který napodobuje nervovou soustavu v solném roztoku. Postavili zařízení o velikosti 150 na 200 mikrometrů, které představuje umělou synapsi, tedy propojení mezi neurony, klíčovou komponentu nervové soustavy.

Badatelé o této umělé synapsi mluví jako o ionitronickém memristoru. Nachází se v ní mikrokanálek ve tvaru kužele, který je naplněný solným roztokem. Po přijetí elektrického impulzu dochází k migraci iontů mikrokanálkem, což vede ke změnám koncentrace iontů. Podle intenzity nebo délky trvání impulzu se mění vodivost kanálu, což napodobuje zesílení nebo oslabení spojení mezi neurony.

Neuromorfní iontronika je stále ještě v plenkách. Vize super úsporných výpočetních systémů je ale velmi lákavá a slouží jako velmi účinná motivace. Výzkum Kamsmova týmu představuje významný krok směrem k počítačům, které nejenom napodobují strukturu výpočtů mozku, ale rovněž médium, v němž výpočty probíhají. Jestli je právě tohle plodná cesta k pokročilým neuromorfním systémům ukáže až čas.

Video: Neuromorphic Computing-How The Brain-Inspired Technology | Neuromorphic Artificial Intelligence |

Literatura

Universiteit Utrecht 24. 4. 2024.

PNAS 121: e2320242121.