Поместив десятки тысяч крошечных мемристоров (транзисторов памяти), команда инженеров Массачусетского технологического института придумала микросхему под названием «мозг на кристалле». Компоненты на основе кремния, имитирующие информацию человеческого мозга, размещены на одном чипе. Оказавшись ступенькой, чип при выполнении различных задач имеет способность «запоминать» и воспроизводить сохраненные изображения.
Исследователи изготовили каждый мемристор из сплавов серебра и меди, а также кремния для создания микросхемы. Новая конструкция мемристора подходит для нейроморфных устройств, то есть электроники, основанной на новом типе схемы, которая обрабатывает информацию таким образом, чтобы имитировать нейронную архитектуру мозга. Подобные мозговые схемы могут быть встроены в небольшие портативные устройства и будут выполнять сложные вычислительные задачи, выполняемые суперкомпьютерами.
Транзисторы памяти занимают меньше места на кристалле, чем обычные транзисторы, что позволяет создавать более мощные портативные вычислительные устройства. Кроме того, не требуется Wi-Fi. Проблема существующих мемристоров в том, что их возможности ограничены. Преодолевая это ограничение, команда работала над металлургией, которая представляет собой науку о плавлении металлов в сплавы и изучении их комбинированных свойств. Вместо того, чтобы добавлять различные атомы для усиления материалов, команда пришла к идее настроить атомные взаимодействия в мемристоре и добавить некоторые легирующие элементы для управления движением ионов в среде. Для этой цели была выбрана медь, которая имеет способность связываться с серебром и кремнием, действуя как своего рода стабилизирующий мостик.
Искусственные синапсы используются для выполнения реальных тестов вывода, и команда планирует развивать эту технологию и дальше, чтобы иметь более крупномасштабные массивы для решения задач распознавания изображений. В своем первом тесте команда воссоздала полутоновое изображение щита Капитана Америки. Каждый пиксель соответствовал соответствующему мемристору на микросхеме, и он мог многократно воспроизводить одно и то же четкое изображение экрана.
Последнее нововведение поможет пользователям подключить нейроморфное устройство к камере в их автомобиле, и оно может распознавать огни и объекты и немедленно принимать решение, причем без подключения к Интернету. Команда планирует использовать энергоэффективные мемристоры для выполнения этих задач на месте в режиме реального времени.