ممریستورهای فِروالکتریک در کامپیوترهای شبه‌مغز

به گزارش سیتنا، محققان فرانسوی، انگلیسی و ژاپنی در یک تحقیق جدید، دستگاههایی با نام اتصال تونلی فِروالکتریک (افِتیجِی)- با توانایی کنترل مقاومت در برابر تغییرات ولتاژ- را به عنوان کلاس جدیدی از ممریستورها معرفی کردند. به علت تغییرات مقاومتی شبه مداوم افِتیجِی، این تجهیزدر آینده می تواند به عنوان یک سخت افزار در ساختمان محاسباتی نئورومرفیک (neuromorphic computational architectures) یا کامپیوترهایی با عملکرد شبه مغز عمل کند.
این تحقیق توسط آگنِس بارتِلِمی، پروفسور دانشگاه پاریس-ساد (Paris-Sud University) در اُرسای (Orsay) هدایت می شود و مقاله آن نیز به تازگی در ژورنال مواد طبیعت منتشر شده است.
مانوئِل بیبز، نویسنده همکار در این مقاله می گوید: «ما ممریستور جدیدی با عملکردی مشابه با ممریستورهای یونی کلاسیک (classical ionic memristors) طراحی کردهایم که از طریق یک سازوکار الکترونیکی عمل می کند. مزیت اصلی این اختراع قابلیت تکثیر آن است. ممریستورهای فروالکتریک ما به خوبی با مدلهای فیزیکی تطابق دارند. این موضوع به ما اجازه میدهد پاسخ ممریستوری را دقیقاً بفهمیم.»
افِتیجِی از دو الکترود فلزی تشکیل شده‌است که توسط لایه نازک فروالکتریک از هم جدا شده‌است. تغییر پلاریزاسیون با استفاده از تغییر جریان الکتریکی بین "بالا" و "پایین"، مقاومت الکتریکی افِتیجِی را از "کم/روشن" به "زیاد/خاموش" تغییر می دهد.
محققان در تحقیق پیش رو نشان دادند که از طریق کنترل دامنه، زمان و تعداد پالس می توانند بازهای از سطوح مقاومتی بین کم و زیاد را تولید کنند. همچنین آنها با جمع‌آوری سرعت و کینتیک‌های هسته زایی مختلف، در سرتاسر افِتیجِی، مشاهدات خود را مدل کردند و نشان دادندمدل آنهابا داده های آزمایشگاهی تطابق دارد.
توانایی تنظیم برگشت پذیر مقاومت افِتیجِی با تغییر دامنه و/یا تعداد پالس، افِتیجِی‌ها را در میان تجهیزات ممریستوری قرار می دهد. در مقایسه با ممریستورهای کاملاً الکترونیکی، این ممریستور میتواندبازه تنظیم مقاومت بسیار بیشتری از خود نشان دهد.
این ویژگیها، ممریستورهای افِتیجِی را به عنصری تبدیل میکند که میتواند ساختمانهای محاسباتی الهام شده از مغز را در آینده ممکن سازد. به خصوص توانایی تغییر سطح مقاومت،با اعمال پالسهای متوالی،آنها را برای ساختسیناپس مصنوعی مناسب میکند.پالسها، مشابه ولتاژهای متوالی آزادشده توسط نورون عمل میکنند.
بیبز میگوید:«ممریستورهای فروالکتریک ممکن است به صورت ساختمانهای پیچیدهای مرتب گردند تا به نورونهای الکترونیک متصل بشوند، دقیقاً مانند یک سیناپس زیستی متصل به نورونهای واقعی در مغز. اگر تعداد نورونها و اتصالات ممریستوری بین آنها به اندازه کافی بزرگ باشد، ساختمان ذکرشده میتواند در موضوعاتیمانند الگوشناسی، دادهکاویو به خصوص یادگیری استفاده شود.»
محققان در آینده میخواهند در ممریستورها و کاربردهایش بهبود بیشتری ایجاد نمایند.آنهابرای مطالعه فیزیک ممریستورهای فروالکتریک، ساخت ساختمان نئورومرفیک در مقیاس کوچک و اجرای محاسبات الهام گرفته از مغز برنامهریزی کردهاند.
انتهای پیام