Вчені з Массачусетського технологічного інституту знайшли заміну кремнієвим транзисторам для створення нового покоління найпотужніших процесорів для задач штучного інтелекту та машинного навчання. Використовуючи прості і доступні сполуки фосфору і кремнію, вчені створили аналогові логічні елементи, які працюють набагато швидше за кремнієві транзистори і в мільйон разів швидше за синапси в мозку людини.
Порівняння з мозком невипадкове. Нейрони в комплексі можуть бути досить великими, тоді як нові логічні елементи — протонні резистори — можуть бути у тисячі разів меншими. В об’єм головного мозку можна буде вмістити настільки потужний аналоговий процесор, що це буде щось неймовірне за сучасними мірками. Втім, для цього належить зробити ще багато відкриттів, хоча базовий елемент вчені вже винайшли.
Протонний резистор є ізольованою ділянкою з оксиду, в яку за допомогою потужного електромагнітного поля заганяють певну кількість протонів. Поле до протонів прикладається граничне, яке майже може «спалити матеріал», як кажуть вчені. На практиці це напруга близько 10 В, прикладена до плівки завтовшки кілька нанометрів. Найвища напруженість поля в мінімальному обсязі змушує протони буквально «телепортуватися» в область резистора або назад, якщо змінити полярність. Це дає швидкість роботи на рівні наносекунд, що набагато швидше за швидкість роботи нейронів мозку.
Оскільки в область резистора можна загнати умовно будь-яку кількість протонів, це дозволяє простим чином задавати вагові коефіцієнти кожному з них, що усуває необхідність тривалого навчання нейронної мережі. Нейронна мережа обсягом такого аналогового процесора створюється майже миттєво, що з практичної роботи дуже важливо. Далі процесор у вигляді масиву резисторів працює як звичайний, тільки дані не потрібно переміщати між процесором та пам’яттю при обробці, що також прискорює обробку та економить споживання, адже жодні дані за межі процесора не пересилаються.
Протони як «наповнювачі» резисторів обрані не випадково. Носіями протонів служить твердий електроліт у вигляді популярної неорганічної речовини фосфосилікатного скла (PSG). Воно сумісне з кремнієм і доступне. Крім того, забезпечуючи провідність протонів, воно є ізолятором для електронів, роблячи області з резисторами ізольованими для електричного струму. Головним досягненням відкриття стало використання у структурі протонного резистора фосфосилікатного скла, яке додало йому всі ті чудові властивості, про які розповіли вчені. Залишилося розробити виробничий процес, архітектуру та діапазони робочих напруг, і цьому вчені присвятять такі дослідження.
Джерело: sciencedaily.com
