Till innehåll på sidan

Nytt material ska efterlikna hjärnans synapser

En monokrom skärm som visar prickar i fyra kolumner.

NYHET

Publicerad 2022-02-04

Forskare vid KTH och Stanford University har testat ett nytt material att tillverka datorkomponenter av. Materialet ska enligt forskarna vara så pass billigt att det kan utgöra en hörnsten i byggandet av datorer som kan imitera hur den mänskliga hjärnan fungerar.

Minneskretsar av typen Electrochemical Random-access memory (ECRAM) tillverkade av tvådimensionell titankarbid har uppvisat utmärkta egenskaper som ett komplement till traditionella transistorkretsar. Det visar forskning vid KTH och Stanford. Detta är ett steg närmare kraftfulla datorer som är skapade i enlighet med hur den mänskliga hjärnan är uppbyggd med sitt neurala nätverk. Sådana datorer med så kallad neuromorfisk hårdvara kan vara tusentals gånger mer energieffektiva än dagens datorer.

 – Detta tekniska framsteg möjliggörs av att ECRAM som komponent, till skillnad från klassisk datorarkitektur, agerar som en typ av synaps i ett artificiellt neuralt nätverk, säger Max Hamedi, universitetslektor och en av forskarna bakom arbetet.

De nya datorkomponenterna fungerar inte som vanliga transistorer med ett av- och påläge fortsätter han.

 – Istället har de många olika minneslägen som de kan byta till extremt snabbt, för att kunna utföra beräkningar direkt i minneskretsen.

ECRAM i sig är inte en ny komponent. Det forskarna gjort är att undersöka nya material att tillverka minnena av. ECRAM fungerar kortfattat genom att joner placeras i oxidationskanaler i materialet på ett sätt inte helt olikt hur våra hjärnor fungerar. Det som forskarna behövt fokusera på är tillkortakommanden när det gäller materialegenskaper som har gjort deras hastighet låg och deras integration omöjlig.

Det nya materialet som använts i forskarnas ECRAM och som de refererar till som MXene är en tvådimensionell förening, blott ett par atomer tjockt, bestående av redan omskrivna titankarbid (Ti3C2Tx). MXene kombinerar hög överföringshastighet med möjligheter till integration med oorganiska material inom ramen för en krets, en mix av elektrokemi och elektronik.

Enligt medförfattaren Alberto Salleo, professor på Standford University, så har MXene-baserat ECRAM de egenskaper som krävs för att göra artificiella neurala nätverk.

Innan denna teknik kan göra entré i vanliga konsumentdatorer finns det fler hinder att överbrygga, enligt Max Hamedi. Forskarnas nya ECRAM representerar emellertid ett genombrott inom ämnesområdet neuromorfiska material, något som kan förbättra artificiell intelligens som klarar av att hantera och bearbeta komplex och förvirrande information. Detta på ett liknande sätt som den mänskliga hjärnan och då med samma låga energikonsumtion. Tekniken skulle också i framtiden kunna möjliggöra portabla datorer som klarar av mycket komplexa beräkningar och kapa lite av beroendet av tunga beräkningar i datormolnet.

Text: David Callahan