Neue "künstlichen Synapsen" ließen die Supercomputer imitieren das menschliche Gehirn

Gehirn-wie Großmaschinen mit menschenähnlichen Fähigkeiten, Probleme zu lösen könnte Wirklichkeit werden, jetzt, wo Forscher mikroskopisch kleine Gadgets erfunden haben, die die Verbindungen zwischen den Neuronen im menschlichen Gehirn besser als alle bisherigen Geräte imitieren.

Die neue Forschung könnte zu besseren Roboter, selbstfahrender Autos, Data-Mining, medizinische Diagnose, Aktienhandel Analyse und "andere intelligente Menschen-interaktive Systeme und Maschinen in der Zukunft", sagte Tae-Woo Lee, Materialien Scientistat Pohang Universität der Wissenschaft und Technologie in Korea und senior-Autor der Studie.

Das menschliche Gehirn enorme Rechenleistung ergibt sich aus seinen Verbindungen. Die bisherige Forschung vorgeschlagen, dass das Gehirn etwa 100 Milliarden Neuronen und etwa 1 Billiarde (1000000 Milliarden) Verbindungen Verkabelung dieser Zellen zusammen. An jedem dieser Verbindungen oder Synapsen feuert eine Neuron in der Regel etwa 10-Mal pro Sekunde.

Im Prinzip kann das menschliche Gehirn ca. 10 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde ausführen. Im Vergleich dazu ist der weltweit schnellsten Supercomputer, Tianhe-2 in China, nach der TOP500-Projekt, das die 500 leistungsfähigsten Computer der Welt zählt bis zu etwa 55 Billiarden Berechnungen pro Sekunde durchführen. Bisherige Untersuchungen zeigen jedoch, dass das menschliche Gehirn nur ca. 20 Watt Leistung, die kaum genug verbraucht, um eine schwache Glühbirne ist während Tianhe-2 ca. 17,8 Megawatt Leistung, die genug verbraucht, um etwa 900.000 solche Glühbirnen, TOP500 Notizen zu laufen ist. [7 clevere Technologien von der Natur inspiriert]

Wissenschaftler wollen Computer zu bauen, die des menschlichen Gehirns Leistung und Effizienz zu imitieren. "Entwicklung von künstlichen Synapsen mit vergleichbaren Verhaltensweisen von biologischen ein wichtiger Schritt wird", sagte Lee Live Science.

Bis jetzt verbraucht künstlichen Synapsen viel mehr Energie als biologische Synapsen tun. Die bisherige Forschung vorgeschlagen, dass biologische Synapsen ca. 10 Femtojoules, verbrauchen jedes Mal, wenn eine Neuron feuert. Nun, Lee und seine Kollegen künstlichen Synapsen, die nur ca. 1,23 Femtojoules pro synaptischen Ereignis erfordern erstellt haben, so dass sie die niedrigsten Energie künstlichen Synapsen noch entwickelt, sie sagten. (Zum Vergleich: würde ein kleiner Apfel fallen etwa 3,3 Fuß (1 Meter) auf die Erde etwa 1 Billiarde Femtojoules kinetische Energie generieren.)

Diese Forschung legt nahe, dass die "Energiedichte Verbrauch und Speicher künstliche Gehirne letztlich Rivalen und sogar übertreffen, [die] biologische Gehirne in der Zukunft" Lee sagte.

Diese neuen künstlichen Synapsen sind eine Art von Transistor oder elektronische Schalter. Durch Streichen ein- und ausschalten, können sie nachahmen, wie eine Synapse ausgelöst wird.

Die Forscher hergestellt 144 synaptische Transistoren auf einem 4-Zoll-Wafer (10 cm). Das Herzstück dieser Geräte sind Drähte, die 200 bis 300 Nanometer (Milliardstel Meter) breit. (Zum Vergleich: das durchschnittliche menschliche Haar ist etwa 100.000 Nanometer breit.) Die kleine Features der Geräte helfen, um die Menge an Energie zu senken, die sie verbrauchen, sagte der Forscher. [5 erstaunliche Technologien, die Biotechnologie revolutioniert werden]

Die neuen Geräte bestehen aus einer Art von organischem Material, um eine andere gewickelt. Diese Materialien helfen die künstlichen Synapsen trap oder freisetzen elektrisch geladene Ionen, imitiert, wie biologische Synapsen arbeiten, und wie ein elektrischer Schalter ein- oder ausschalten, schnippte erklärt der Forscher.

Die künstlichen Synapsen imitieren die Struktur der tatsächlichen menschlichen Nervenfasern lange Form und Flexibilität. Im Prinzip arrangieren die Forscher auch diese Geräte in 3D Gitter etwas imitieren das menschliche Gehirn, sagte Lee. Jedoch Fortschritte in der 3D-Druck erforderlich sind, um solche 3D Raster von künstlichen Synapsen erzeugen, fügte er hinzu.

Die Forscher arbeiten jetzt organischen Nanodrähten nur wenige Dutzend Nanometer breite entwickeln, sagte Lee. Sie denken auch, dass sie synaptischen Transistor Energieverbrauch noch weiter reduzieren können, von basteln mit der Auswahl und Struktur der Materialien, die sie verwenden, fügte er hinzu.

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert Online-17.Juni in der Zeitschrift Science fördert.

Original auf Live Science.