Оптический нейроморф

И. Иванов

Новое поколение алгоритмов, которые называют искусственным интеллектом, привело к революционным достижениям в обработке информации. Однако задача создания нейроморфа, компьютера из искусственных элементов, который функционирует как человеческий мозг, по-прежнему остается вызовом будущего. Резисторы с памятью, мемристоры, в последнее время применяют в прототипах нейроморфа как вычисляющие элементы и как компактные хранилища больших объемов данных.

Существуют и оптические аналоги мемристоров, в которых происходит модуляция не электронной проводимости, а пропускания света. Они привлекают инженеров большим потенциалом применений в нейроморфах, а также системах машинного обучения и искусственного интеллекта. Дело в том, что оптические приборы в принципе совмещают локальную обработку информации с чрезвычайно быстрой ее передачей внутри и вовне.

Инженеры Питтсбургского университета всесторонне изучают оптические мемристоры. Группа, возглавляемая профессором Натаном Янгбладом (Nathan Youngblood), недавно опубликовала посвященную им статью в журнале Nature Photonics. Исчерпывающий обзор дает представление о прогрессе их применения в нарождающейся области фотонных интегральных схем, обсуждает эволюцию и перспективам применения, технологию изготовления оптических мемристоров, ее достоинства и проблемы, требующие решения.

В статье показано, что этот новый активный элемент интегральных схем не требует постоянного потребления энергии и его легко перепрограммировать. Мемристоры позволяют с высокой скоростью извлекать, хранить и передавать данные, а также дают возможность параллельно обрабатывать информацию. Их можно использовать как искусственные нейроны в нейросетях, потому что динамические мемристоры с нелинейными характеристиками, как и нервные клетки, обладают свойством пластичности.

К недостаткам технологии авторы относят в первую очередь трудности масштабирования приборов. Сегодня чипы на мемристорах, например, из материалов, изменяющих оптическую фазу света, все еще получаются очень большими, несмотря на быстроту, компактность и энергоэффективность процессов в них. Профессор Янгблад считает, что мемристорные технологии пока далеки от реальных приложений, и ученые все еще ищут материал, который позволит совершить качественный скачок в этой области.

Разные разности
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...
Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C… …пластырь с микроиглами против ...