Створені наноионные синаптичні електронні схеми, робота яких наслідує процесам у нервових клітинах
Руй Янг (Rui Yang), Кэзуя Терэйб (Kazuya Terabe) і їх колеги з Національного інституту матеріалознавства (National Institute for Materials Science, NIMS), японського Міжнародного центру наноматеріалів (International Center for Materials Nanoarchitectonics, MANA) та інституту NanoSystems Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі розробили наноионные пристрої, які реалізують широкий спектр нейроморфных та електронних функцій. Під терміном "наноионные пристрою" маються на увазі нанорозмірні твердотільні пристрої на кшталт електронних пристроїв, які працюють за рахунок швидкого руху іонів у спеціальних каналах цих пристроїв.
На основі наноионных пристроїв можна буде виробляти переконфигурируемые логічні схеми, елементи аналогової пам'яті і цифрові нейронні мережі, розмістивши це все на чіпі одного єдиного багатофункціонального пристрою. Такі синаптичні пристрої будуть працювати, наслідуючи пізнавальних процесів, пам'яті та інших функцій головного мозку живих організмів.
Напрямок створення синаптичних пристроїв є альтернативою створенню сучасних традиційних обчислювальних систем. Адже нові синаптичні системи, що працюють на принципах нейронних мереж, зможуть виконувати завдання певного роду значно ефективніше, ніж традиційні комп'ютери. Однак, до останнього часу, основною перешкодою розробки і створення працездатних синаптичних систем були складні вимоги до технологічних виробничих процесів і недостатні знання людей про роботу пам'яті і про пізнавальних функцях головного мозку.
Основою нового наноионного синаптичного пристрою є триокись платини-вольфраму (platinum-tungsten trioxide, WO3-x). Пристрій, виготовлений з такого матеріалу забезпечує рух іонів кисню у відповідь на прикладене електричне напруга. Накопичення іонів кисню біля одного з платинових електродів приводить до створення потенційного бар'єру Шотткі, що проявляється у зміні електричного опору всього приладу. Завдяки цьому пристрій з WO3-x демонструє поведінку біполярного електронного ключа.
Проводячи дослідження, вчені помітили, що деякі властивості нового наноионного пристрою не зберігаються протягом тривалого часу. В той час, як інші властивості цього пристрою мають яскраво виражений незалежний характер, тобто зберігаються тривалий час навіть при відключеному джерелі енергії. Це є аналогом таких функцій нервових тканин, як короткострокова і довгострокова пам'ять. В залежності від значень деяких параметрів роботи, наноионное пристрій змінювало діапазон часу зберігання інформації в широких межах.
"Ці здібності наноионных пристроїв відкривають дорогу створення синаптичних схем, аналогової пам'яті та цифрових нейронних мереж, які можна перепрограмувати при необхідності послідовностями імпульсів струму різної амплітуди, тривалості і полярності".