Белковые мемристоры сравнялись по энергопотреблению с синапсами мозга
Logo
Cover

Революционный прорыв совершили ученые из Массачусетского университета в Амхерсте — они открыли метод создания мемристоров, которые по энергопотреблению сравнялись с синапсами человеческого мозга. Еще недавно это считалось невозможным — энергозатраты мозга невероятно низки на объем выполняемых операций. Теперь компьютеры, построенные на новой микроэлектронике, еще на шаг приблизились к полной имитации его деятельности.

Одна из главных трудностей нейроморфных компьютеров, которая делает эту технологию практически недостижимой — потребление энергии. Самым современным компьютерам на выполнение операции требуется минимум 1 вольт, тогда как мозг посылает сигнал между нейронами, затрачивая около 80 милливольт, то есть во много раз меньше. Сегодня, спустя десять лет после начала экспериментов, напряжение мемристоров достигло значений, близких к транзисторам компьютеров, но так и не приблизилось к возможностям синапсов.  

Мемристоры — одна из самых перспективных областей современной электроники. В отличие от обычных компьютерных чипов, в которых память отделена от процессора, мемристоры позволяют хранить и обрабатывать данные на одном устройстве.

Прорыв совершили специалисты из Массачусетского университета в Амхерсте. Они разработали белковую нанопроволоку из бактерий Geobacter и приступили к экспериментам, в которых мемристоры достигли нейрологического напряжения, пишет Phys.org.

«Впервые устройство оказалось способно функционировать на том же уровне напряжения, что и мозг.

Люди, возможно, даже не смеют надеяться, что мы сможем создать устройство столь же энергоэффективное, что и биологические компоненты мозга, но теперь у нас есть реальное доказательство вычислительных возможностей при сверхнизком потреблении энергии. Это концептуальный прорыв, и мы считаем, что он ляжет в основу множества разработок в области электроники, которая работает в биологическом режиме напряжения», — сказал Яо Юнь, соавтор работы.

Исследователи отмечают, что проводящие электричество белковые нанопровода из Geobacter имеют множество преимуществ перед дорогими кремниевыми, которые требуют токсичных химических элементов и больших расходов энергии при производстве. Вдобавок, белковые наноструктуры более стабильные в воде или телесных жидкостях, что немаловажно для биомедицинских разработок.

Технологию массового производства мемристоров разработали в другом университете США.   Они придумали, как повысить эффективность и гибкость систем на мемристорах, а также способ оцифровки выходных значений мемристоров.