Sztuczny mózg z ferroelektrycznych memrystorów

Choć o memrystorach i bazujących na nich systemach wspominaliśmy już niejednokrotnie trzeba sobie zdać sprawę z tego, że dokładnie zjawiska memrystancji jeszcze nie zrozumieliśmy. Historia badań nad zjawiskami zachodzącymi w memrystorach liczy sobie już 200 lat, a istnienie memrystora postulowano na ponad 30 lat przed podaniem do publicznej wiadomości informacji o skonstruowaniu pierwszych takich elementów.

Ta niedokładna znajomość zasad działania memrystorów sprawia, że wykorzystanie ich do niektórych celów jest trudne, choć własności tych układów aż proszą o takie zastosowania. Jednym z nich jest zastosowanie memrystorów w sztucznych odpowiednikach mózgu.

Międzynarodowy zespół naukowców z Francji, Japonii i Wielkiej Brytanii udowodnił, że element zwany ferroelektrycznym złączem tunelowym (FTJ), wykazuje własności pozwalające traktować go jako ferroelektryczny memrystor. Działanie tego elementu można opisać za pomocą dobrze znanych modeli fizycznych co ułatwia konstruowanie odpowiednio działających urządzeń wykorzystujących zjawisko memrystancji.

Rezystancja w ferroelektrycznych memrystorach może być kontrolowana za pomocą serii impulsów napięcia, co sprawia, że nadają się one do pełnienia roli sztucznych synaps, które łączą elektroniczne neurony. Przy odpowiednio dużej liczbie takich elementów i odpowiednio małej skali, można próbować sztucznie odtworzyć działanie mózgu, a zarazem wykonywanych przez niego czynności.

I choć już kilka lat temu mówiło się, że memrystory pomogą budować inteligentne systemy zdolne podobnie jak żywe organizmy rozpoznawać obiekty, uczyć się, to dopiero teraz powoli zaczynamy rozumieć mechanizmy, które pomogą je stworzyć. Oczywiście do sukcesu droga jeszcze daleka, gdyż ludzki układ nerwowy jest dla nas jeszcze wielka niewiadomą. A co dopiero próba odtworzenia jego funkcjonowania.

Źródło: Nature, foto (kadr z filmu "Ja, robot")