科學家說,一種旨在模仿人腦中結構的新晶體管可以為越來越有效的計算機系統鋪平道路,這些系統像人類一樣“思考”。
當細胞相互信號時,晶體管是第一個模仿腦細胞或神經元使用的關鍵過程的晶體管。
法國電子,微電子學和納米技術研究所的物理學家和研究作者Dominique Vuillaume說,目的是建造可用於神經元啟發的計算機的納米尺度電路組件。
這樣的計算機對於傳統的任務很有用電腦Vuillaume說,不是很好,尤其是圖像處理和認可。
晶體管是電子產品。它們允許通過放大或關閉電流打開和關閉電流來控制通過電路運行的電流。
突觸晶體管
同樣,突觸是相鄰神經元之間的微小間隙,是大腦的關鍵成分。神經元沿其長度傳輸了一個小的電脈衝,從而觸發了稱為神經遞質的化學物質到突觸中。神經遞質橫穿突觸間隙並觸發相鄰神經元中的反應。
電脈衝的時機有助於確定如何發送化學信號。在某些神經元中,反复的刺激會產生更強或促進的發射。
在其他情況下,多種刺激會引起較弱或抑鬱的反應。這些被稱為短期可塑性的適應發生在毫秒內。
先前的模擬神經網絡至少需要七個晶體管來複製短期可塑性。新晶體管,稱為納米顆粒有機內存場效應晶體管(簡稱NOMFET)僅使用一個。
Vuillaume說,這很重要,因為晶體管的較小,更適合晶體管,更便宜,更容易從一些人工突觸擴展到數千個。
NOMFET
為了建立NOMFET,Vuillaume和他的團隊放置金子兩個電極之間的槽中的納米顆粒。這些顆粒只有5到20納米,覆蓋有一層非常薄的物質,稱為五苯甲苯。
正電荷稱為“孔”,是由五烯中缺失的電子產生的,將電流傳遞到散落的黃金山谷上。
在每個電壓輸入時,一些孔暫時被金捕獲,這會改變晶體管的電輸出。根據所使用的電壓,NOMFET可以產生較弱或更強大的輸出,就像人類神經元具有短期可塑性一樣。
研究人員說,由於這種適應性,NOMFET比傳統晶體管更靈活。
該研究“絕對是一項有趣且構思良好的工作,”加州大學聖地亞哥分校的物理學家Massimiliano di Ventra說,他沒有參與這項研究。
Vuillaume說,下一步是將幾個Nomfet晶體管組合在一起,以了解它們近似真實的神經迴路。
該研究在最近的《高級功能材料》雜誌上進行了詳細介紹。