Budućnost nam se približava velikim koracima. Inženjeri MIT-a dizajnirali su 'mozak na čipu', sitniji od najmanje konfete, napravljen od desetaka tisuća umjetnih sinapsi, memristora. Riječ je o komponentama na bazi silicija koje oponašaju sinapse, prenositelje informacija u ljudski mozak.

Istraživači su se koristili principima koji vrijede u metalurgiji kako bi izradili memristore iz legura srebra i bakra, odnosno silicija. Kad su mu zadali nekoliko vizualnih zadataka, čip je uspio 'upamtiti' pohranjene slike i reproducirati ih više puta u verzijama koje su bile jasnije i čistije u usporedbi s postojećim dizajnom memristora izrađenih od nelegiranih elemenata.

Njihovi rezultati, objavljeni u časopisu Nature Nanotechnology, pokazuju obećavajući novi memristorski dizajn neuromorfnih uređaja. Riječ je o elektronici temeljenoj na novom tipu sklopa koji informacije obrađuje oponašajući neuronsku arhitekturu mozga. Ona bi se mogla ugrađivati u male prijenosne uređaje i izvoditi složene računske zadatke s kojima se mogu nositi samo današnja superračunala.

'Za sada mreže umjetnih sinapse postoje kao softver. Pokušavamo izgraditi pravi hardver neuronske mreže za prijenosne sustave umjetne inteligencije', objašnjava Jeehwan Kim, izvanredni profesor strojarstva na MIT-u. 'Zamislite da spojite neuromorfni uređaj na kameru na vašem automobilu i prepoznajete svjetla i predmete i odmah donosite odluku bez potrebe za povezivanjem na internet. Nadamo se da ćemo koristiti energetski učinkovite memristore za obavljanje tih zadataka na licu mjesta, u stvarnom vremenu.'

Lutajući ioni

Memristori, ili memorijski tranzistori, važan su element neuromorfnog računarstva. U neuromorfnom uređaju memristor bi služio kao tranzistor u krugu, iako bi njegovo djelovanje više nalikovalo moždanoj sinapsi - spoju između dva neurona. Sinapsa prima signale iz jednog neurona, u obliku iona, i odgovarajući signal šalje sljedećem neuronu.

Tranzistor u konvencionalnom krugu prenosi informacije prebacivanjem jedinica i nula i to samo kad signal koji prima, u obliku električne struje, ima određenu snagu. Suprotno tome, memristor će raditi poput sinapse u mozgu, a signal koji proizvodi ovisio bi o jačini signala koji prima. To bi jednom memristoru omogućilo da ima mnogo vrijednosti i mogao bi izvoditi puno više operacija od binarnih tranzistora.

Poput moždane sinapse, memristor će moći 'upamtiti' i vrijednost povezanu s danom snagom struje i proizvesti potpuno isti signal sljedeći put kad primi sličnu struju.

Memristori zahtijevaju puno manje prostora nego konvencionalni tranzistori, što bi moglo omogućiti izradu moćnih, prijenosnih uređaja koji se ne oslanjaju na superračunala niti bi im trebala internetska veza. Postojeći modeli, međutim, imaju ograničene performanse pa su još uvijek nepouzdani kada trebaju generirati suptilnije signale.

Nova legura

Kao materijal za pozitivnu elektrodu memristora obično se koristi srebro. Ekipa s MIT-a eksperimentirala je s bakrom koji se spaja i sa srebrom i silicijem.

Da bi napravili memristore koristeći novu leguru, prvo su izradili negativnu elektrodu od silicija, a zatim i pozitivnu elektrodu od slojeva bakra i srebra. Tako su došli do silicijskog čipa veličine milimetra s desecima tisuća memristora.

'Željeli bismo dalje razvijati ovu tehnologiju. Tko zna, jednog dana možda ćete sa sobom moći nositi umjetne mozgove za obavljanje raznih zadataka, bez povezivanja sa superračunalima, internetom ili oblakom', mašta profesor Kim.