Завершення ери енерговитратного штучного інтелекту. Створено мемристор, що відтворює функціонування людських нейронів.

Команда дослідників з Кембридзького університету досягла важливого успіху в сфері наноелектроніки, розробивши чіп, який функціонує за аналогією з людським мозком.

Нова технологія здатна скоротити споживання електроенергії системами штучного інтелекту (ШІ) на 70%, одночасно роблячи машини розумнішими та здатнішими до адаптації. Результати дослідження, що можуть докорінно змінити індустрію напівпровідників, були опубліковані в журналі Science Advances.

Сучасний штучний інтелект спирається на класичні архітектурні рішення, в яких дані постійно перетікають між пам'яттю та процесором. Цей процес супроводжується значними витратами енергії. Натомість нейроморфні обчислення, розроблені вченими, інтегрують зберігання та обробку інформації в одне ціле. Ключовим елементом цих систем став модифікований мемристор, виготовлений на основі оксиду гафнію, який імітує механізми з'єднання нейронів у людському мозку.

Основною характеристикою цієї розробки, яка відрізняє її від існуючих аналогів, є її стабільність. Більшість мемристорів функціонують за рахунок формування непередбачуваних провідних ниток, що потребують високих напруг. Натомість команда з Кембриджа обрала інший підхід: шляхом введення стронцію та титану до складу, вони створили надтонку плівку, в якій перемикання між станами відбувається контрольовано на межі шарів матеріалу. Це нововведення дозволило пристрою працювати при струмах, які в мільйон разів менші, ніж у традиційних мемристорів на основі оксидів.

Головний автор дослідження, доктор Бабак Бахіт, підкреслив, що розроблений чіп відзначається надзвичайною стабільністю в роботі та можливістю виконання аналогових обчислень. В ході лабораторних випробувань пристрої зберігали стабільність протягом десятків тисяч циклів перемикання. Що більше, чіп продемонстрував можливості для реалізації біологічних моделей навчання, зокрема, пластичності зв'язків в залежності від часу імпульсу. Це свідчить про те, що технологія може не лише зберігати інформацію у вигляді нулів і одиниць, а й насправді навчатися і адаптуватися до змінюваних умов.

Попри досягнуті успіхи, технологія все ще потребує покращень для впровадження в промисловому масштабі. На даний момент виробничий процес вимагає температури близько 700 °C, що перевищує прийняті норми для стандартного виробництва напівпровідників. Однак дослідники активно займаються розробкою методів, які дозволять знизити температуру, що сприятиме інтеграції цих пристроїв у звичайні мікросхеми.