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蜂蜜可用于制造忆阻器?大小与人类的头发差不多

2022-04-08 15:49:57 华盛顿州立大学 阅读:
表在Journal of Physics D上的一项研究中,研究人员表明,蜂蜜可用于制造忆阻器,这是一种类似于晶体管的组件,不仅可以处理数据,还可以将数据存储在内存中。

蜂蜜可能是为神经形态计算机开发环保组件的理想解决方案,神经形态计算机是一种模拟人类大脑中的神经元和突触的系统,由于神经形态系统比传统计算机速度更快,功耗更低,而被一些人誉为计算的未来。kfLednc

在发表在Journal of Physics D上的一项研究中,研究人员表明,蜂蜜可用于制造忆阻器,这是一种类似于晶体管的组件,不仅可以处理数据,还可以将数据存储在内存中。kfLednc

华盛顿州立大学工程与计算机科学学院副教授、该研究的通讯作者赵峰(音译)说:“这是一个结构简单的非常小的设备,但它具有与人类神经元非常相似的功能。”这意味着如果我们可以将数百万或数十亿个这样的蜂蜜忆阻器集成在一起,然后它们就可以制成一个神经形态系统,其功能类似于人脑。”kfLednc

在这项研究中,赵和第一作者、WSU 实验室的研究生 Brandon Sueoka 通过将蜂蜜加工成固体形式并将其夹在两个金属电极之间创建了忆阻器,形成了类似于人类突触的结构。然后,他们测试了蜂蜜忆阻器模拟突触工作的能力,分别具有 100 和 500 纳秒的高开关速度。忆阻器还模拟了称为尖峰时间依赖性可塑性和尖峰速率依赖性可塑性的突触功能,它们负责人脑中的学习过程并在神经元中保留新信息。kfLednc

华盛顿州立大学的工程师们在微型尺度上制造了蜂蜜忆阻器,因此它们的大小与人类的头发差不多。kfLednc

由赵领导的研究团队计划将它们开发到纳米级,大约是人类头发的 1/1000,并将数百万甚至数十亿捆绑在一起,形成一个完整的神经形态计算系统。kfLednc

目前,传统的计算机系统基于所谓的冯诺依曼架构。该架构以其创建者的名字命名,涉及输入(通常来自键盘和鼠标)和输出(例如监视器)。它还有一个 CPU 或中央处理单元,以及 RAM 或内存存储。赵说,通过所有这些机制传输数据,从输入到处理到记忆再到输出,至少与人脑相比需要大量的能量。例如,Fugaku 超级计算机使用超过 28 兆瓦(大约相当于 2800 万瓦)来运行,而大脑仅使用大约 10 到 20 瓦。kfLednc

人脑有超过 1000 亿个神经元,其中有超过 1000 万亿个突触或连接。每个神经元都可以处理和存储数据,这使得大脑比传统计算机更高效,神经形态计算系统的开发人员旨在模仿这种结构。kfLednc

包括英特尔和 IBM 在内的几家公司已经发布了神经形态芯片,每个芯片的“神经元”数量相当于 1 亿多个,但这还远不及大脑中的数字。许多开发人员仍在使用目前用于传统计算机芯片的不可再生和有毒材料。kfLednc

许多研究人员,包括赵的团队,正在寻找可生物降解和可再生的解决方案,用于这种有前途的新型计算。赵还领导研究使用蛋白质和其他糖类,例如在芦荟叶中发现的糖类,但他看到蜂蜜的巨大潜力。kfLednc

“蜂蜜不会变质,”他说。“它的水分浓度非常低,因此细菌无法在其中生存。这意味着这些计算机芯片将在很长一段时间内非常稳定和可靠。”kfLednc

WSU 开发的蜂蜜忆阻器芯片应该能够承受由神经形态系统产生的较低水平的热量,这些系统不像传统计算机那样热。蜂蜜忆阻器还将减少电子垃圾。kfLednc

“当我们想要处理使用由蜂蜜制成的计算机芯片的设备时,我们可以轻松地将它们溶解在水中,”他说。“由于这些特殊特性,蜂蜜对于创建可再生和可生物降解的神经形态系统非常有用。”kfLednc

赵提醒说,这也意味着,就像传统电脑一样,用户仍然必须避免将咖啡洒在电脑上。kfLednc

这项研究得到了美国国家科学基金会的资助。kfLednc

参考链接:kfLednc

https://news.wsu.edu/press-release/2022/04/05/honey-holds-potential-for-making-brain-like-computer-chips/kfLednc

Demi Xia编译kfLednc

责编:Demi
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