Новая платформа для биокомпьютеров

По некоторым характеристикам компьютеры превосходят человеческий мозг, но они несравнимы с ним по кпд. Например, для обработки и распознавания изображений самым лучшим из них нужно в 10 тысяч раз больше энергии. Инженеры постоянно уменьшают размеры транзисторов и увеличивают их плотность на рабочих платах, однако потребление электроникой энергии с каждым годом растет в геометрической прогрессии.

Ученые разрабатывают нейроморфные компьютеры, которые имитируют структуру и работу человеческого мозга. В них обработка информации происходит с меньшим энергопотреблением. Она распределена по всему массиву транзисторов, а память и процессор совмещены. Крупные компании уже создали свои электронные платформы для ИИ из миллиардов взаимосвязанных транзисторов, которые экономят энергию.

Но и в таких системах ее заметная часть теряется через токи утечки. Это происходит в неактивном состоянии, когда транзисторы выключены, но компьютер подключен к питанию. У современных нейроморфов на традиционных электронных элементах утечки энергии высоки еще и из-за больших напряжений включения полевых транзисторов.

Эту проблему решила группа физиков, руководимая известным специалистом по наноэлектронике профессором электротехники и компьютерной инженерии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Кауставом Банерджи (Kaustav Banerjee). В результате многолетних исследований ученые предложили для ИИ новую платформу с высоким кпд. Она основана на двумерных полевых туннельных транзисторах, которые изготовлены из дихалькогенидов переходных металлов. В экспериментах с нейроморфными вычислениями ученым удалось снизить энергопотребление в сто раз. Это революционное достижение.

Физики уверены, что их разработка станет основой для следующего поколения нейроморфных компьютеров, поэтому сейчас работают над трехмерной версией платформы, которая будет копировать объемное расположение нейронов мозга. Статья об исследовании появилась в Nature Communications.