Створено іонний процесор, що працює подібно до мозку

Фізики з Гарвардської школи інженерії та прикладних наук імені Джона А. Полсона розробили іонний процесор, що працює подібно до мозку — шляхом руху іонів у водному розчині, а не на електронах, як тверді напівпровідники. Дослідження опубліковано в Advanced Materials.

Головна умова передачі сигналів у мозку — це рух заряджених молекул, званих іонами, у розчині. Хоча неймовірну обчислювальну потужність мозку надзвичайно складно відтворити, вчені припустили, що аналогічна система все ж таки може бути використана для обчислень.

Автори створили транзистор з дископодібним електродом у центрі та двома кільцевими електродами навколо нього. Цю структуру вони помістили у водний розчин молекул хінону. Під час подачі напруги на центральний диск у розчині створювався потік іонів водню. Два кільцеві електроди дозволяли збільшувати або зменшувати силу струму, таким чином регулюючи pH розчину.

Використовуючи різні показники системи, у тому числі pH розчину та напругу на транзисторі, можна проводити арифметичне множення. А якщо поєднати кілька транзисторів — можна здійснити матричне множення, необхідне роботи нейронних мереж. Вчені змогли продемонструвати це для матриць розміром 16 на 16.

У технології є суттєві обмеження. 16 потоків не можуть існувати одночасно, тобто всі операції потрібно виконувати послідовно, а не одночасно, що значно уповільнювало і без того повільну технологію. Проте вчені показали, що їхній підхід життєздатний, і тепер планують ввести в систему більше типів молекул, які дозволять виконувати більш складні обчислення.