Группа исследователей из МФТИ изготовила мемристоры на основе тонкопленочного оксида гафния размером всего 40х40 нм2. При этом, созданные наноустройства проявляют свойства, аналогичные биологическим синапсам. С помощью разработанной технологии мемристоры были объединены в матрицы: в перспективе это позволит создавать компьютеры, работающие на принципах биологических нейронных сетей.
Как сообщили в пресс-службе МФТИ, исследователи использовали устройства на основе пленок оксида гафния - материала, который уже применяется в производстве современных процессоров. С этой точки зрения, разработанная лабораторная технология, если потребуется, может быть легко внедрена в промышленность.
"В более простом варианте, мемристоры являются многообещающими элементами для бинарной энергонезависимой памяти, в которых информация записывается переключением электрического сопротивления - из большого в малое и обратно. Мы же пытаемся продемонстрировать более сложный функционал мемристоров - у нас они могут имитировать работу биологических синапсов", - комментирует исследование ведущий автор, старший научный сотрудник Лаборатории функциональных материалов и устройств для наноэлектроники МФТИ Юрий Матвеев.
На созданных "аналоговых" мемристорах авторы смоделировали несколько механизмов обучения ("пластичность") биологических синапсов. В частности, речь идет о таких функциях, как долговременное усиление или ослабление связи между двумя нейронами. Общепринято, что именно эти явления лежат в основе механизмов памяти.
Также авторам удалось продемонстрировать более сложный механизм - так называемую временную пластичность ("spike-timing-dependent plasticity"), то есть зависимость величины связи между нейронами от относительного времени их "срабатывания". Ранее было показано, что именно этот механизм отвечает за ассоциативное обучение - способности мозга находить связи между разными событиями.
При этом, для демонстрации такой функции в своих мемристорных устройствах авторы специально использовали электрические сигналы, подаваемые на электроды мемристоров, по форме воспроизводящие сигналы в живых нейронах, и получили зависимость, очень похожую на те, которые наблюдаются в живых синапсах.
Все это позволило авторам утверждать, что созданные ими элементы можно рассматривать как прототип "электронного синапса", на основе которого можно создавать искусственные нейронные сети "в железе".
"Мы создали минимальную матрицу наноразмерных мемристоров, воспроизводящих свойства биологических синапсов. Благодаря полученным результатам, мы стали еще на шаг ближе к тому, чтобы построить искусственную нейронную сеть. Пусть пока что простейшую, но "в железе", - отмечает заведующий Лаборатории функциональных материалов и устройств для наноэлектроники МФТИ Андрей Владимирович Зенкевич.
Статья исследователей МФТИ, посвященная созданию наноразмерных "электронных синапсов" на основе сверхтонких пленок оксида гафния (HfO2), опубликована в журнале Nanoscale Research Letters.
http://www.i-mash.ru/news/nov_otrasl/78876-nanomemristory-so-svojjstvami-biologicheskikh.html
А где у нас гафний "лежит"? Австралия, Африка, Канадоамерика
