Gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology hanno trovato un sostituto per i transistor al silicio per creare una nuova generazione di potenti processori per attività di intelligenza artificiale e apprendimento automatico. Utilizzando composti semplici e convenienti di fosforo e silicio, gli scienziati hanno creato elementi logici analogici che funzionano molto più velocemente dei transistor al silicio e un milione di volte più veloci delle sinapsi nel cervello umano.
Il confronto con il cervello non è casuale. I neuroni nel complesso possono essere abbastanza grandi, mentre i nuovi elementi logici - resistori protonici - possono essere migliaia di volte più piccoli. Sarà possibile inserire un processore analogico così potente nel volume del cervello che sarà qualcosa di inimmaginabile per gli standard moderni. Tuttavia, restano da fare molte altre scoperte per questo, sebbene la cosa principale - l'elemento di base - gli scienziati l'abbiano già inventata.
Un resistore protonico è un'area isolata di ossido, in cui un certo numero di protoni viene guidato utilizzando un potente campo elettromagnetico. Il campo applicato ai protoni è estremo, che può quasi "bruciare il materiale", come dicono gli scienziati. In pratica, questa tensione è di circa 10 V applicata a un film spesso diversi nanometri. L'intensità di campo più alta nel volume più piccolo fa sì che i protoni si "teletrasportino" letteralmente nell'area del resistore o indietro se la polarità è invertita. Questo dà la velocità di lavoro a livello di nanosecondi, che è molto più veloce della velocità dei neuroni del cervello.
Poiché un numero qualsiasi di protoni può essere guidato condizionatamente nella regione del resistore, ciò consente di impostare semplicemente i coefficienti di peso per ciascuno di essi, eliminando la necessità di un lungo processo di addestramento della rete neurale. Una rete neurale nel volume di un tale processore analogico viene creata quasi istantaneamente, il che è molto importante per il lavoro pratico. Inoltre, il processore sotto forma di un array di resistori funziona come al solito, solo che i dati non devono essere spostati tra il processore e la memoria durante l'elaborazione, il che accelera anche l'elaborazione e fa risparmiare consumo, perché nessun dato viene inviato all'esterno del processore .
I protoni come "riempitivi" di resistori non sono stati scelti a caso. I portatori di protoni sono un elettrolita solido sotto forma della popolare sostanza inorganica vetro fosfosilicato (PSG). È compatibile con il silicio ed è disponibile. Serve anche come isolante per gli elettroni, rendendo le regioni con resistori isolate dalla corrente elettrica fornendo conduttività ai protoni. Il principale risultato della scoperta è stato l'uso del vetro fosfosilicato nella struttura del resistore protonico, che gli ha conferito tutte quelle meravigliose proprietà di cui hanno parlato gli scienziati. Resta da sviluppare il processo di produzione, l'architettura e le gamme di tensione di esercizio, e gli scienziati dedicheranno a questo i seguenti studi.
2022-08-02 14:07:49
Autore: Vitalii Babkin