В Сингапуре создан сверхэкономичный искусственный синапс для новых поколений ИИ

Нейроморфные вычисления, имитирующие работу мозга, являются перспективным кандидатом в технологии компьютеров следующего поколения. В связи с этим значительный интерес вызвала разработка команды Сингапурского университета технологии и дизайна (SUTD), которая создаёт предпосылки для того, чтобы передовые системы искусственного интеллекта (ИИ) стали такими же энергоэффективными, лёгкими и адаптируемыми, как человеческий мозг.

«Нейропластичность мозга, то есть способность изменять соединение нейронной сети, чрезвычайно сложно имитировать в традиционных искусственных синапсах, используя сверхнизкую энергию», – отмечает Десмонд Локе (Desmond Loke), доцент SUTD.

Искусственный синапс заполняет промежуток между двумя нейронами, позволяя электрическим сигналам проходить от одного к другому. Он может имитировать эффективную передачу нейронных сигналов и процесс формирования памяти в мозге.

Для повышения энергоэффективности такого устройства, исследовательская группа Локе впервые предложила наноразмерный процесс изготовления металлического электрода только осаждением – без травления.

Традиционные электроды нагревателя, формируемые осаждением и травлением, могут вызвать большие повреждения на границах раздела. Напротив, электроды нагревателя, созданные в этом исследовании только осаждением, вносят существенно меньше повреждений, что ведёт к более прочному, бездефектному интерфейсу со сниженным контактным сопротивлением и в итоге даёт уменьшение рабочего тока.

Используя мемристорные устройства на основе полученных осаждением наностолбиков теллурида германия-сурьмы, команда сконструировала искусственный синапс с фазовым переходом, который продемонстрировало рекордно низкие энергозатраты (1,8 пДж) на одно синаптическое событие, состоящее из пары импульсов. Это примерно на 82% меньше энергопотребления традиционных искусственных синапсов.

«Мы считаем, что наши открытия могут стать многообещающим подходом к разработке более быстрых и крупномасштабных массивов искусственных синапсов со значительно улучшенной производительностью в задачах ИИ», – сказал Локе.

Статья по итогам этого исследования вышла в журнале APL Materials.