Ученые Мичиганского университета создали первый в мире мемристор с временем релаксации (англ. relaxation time), который может наделить искусственный интеллект чувством времени. Исследование опубликовано в журнале Nature Electronics, кратко о нем рассказывается в пресс-релизе на TechXplore.
Мемристором называют транзистор, обладающий гистерезисом (способностью запоминать прошлое воздействие), то есть его сопротивление зависит от того, какой заряд в последний раз был через него пропущен. Исследования показывают, что мемристоры могут имитировать работу человеческих синапсов, снижая потребности ИИ в энергии примерно в 90 раз по сравнению с современными графическими процессорами, которым приходится постоянно загружать данные из внешней памяти. В будущем нейронные сети могут быть воплощены в виде сетей из мемристоров.
В биологических нейронных сетях каждый нейрон получает электрические сигналы, при этом за определенное время должен быть достигнут некоторый порог входящих сигналов, чтобы нейрон отправил собственный сигнал. Если проходит слишком много времени, то происходит релаксация нейрона, связанная с диффузной утечкой ионов через клеточную мембрану. Наличие нейронов с разным временем релаксации позволяет нейронным сетям отслеживать последовательность событий.
Поскольку в мемристорах сигналы снижают сопротивления, то релаксация в этом случае означает его возрастание. Чтобы лучше контролировать время релаксации, исследователи разработали мемристор на основе сверхпроводника YBCO, состоящего из иттрия, бария, углерода и кислорода и покрытого монокристаллическими пленками из оксидов магния, кобальта, никеля, меди и цинка. Изменяя соотношение оксидов, ученые добились времени релаксации в диапазоне от 159 до 278 наносекунд.
В ходе эксперимента исследователи изготовили простую мемристорную сеть, которая научилась распознавать звуки чисел от нуля до девяти. После обучения она могла идентифицировать каждое число до завершения аудиоввода.
Хотя мемристоры были изготовлены с помощью энергоемкого процесса, поскольку команде нужны были идеальные кристаллы для точного измерения их свойств, авторы считают, что для массового производства подойдет более простой метод изготовления.