Общеизвестно, что наш мозг намного совершеннее, чем любой современный суперкомпьютер. В памяти компьютера присутствуют только единицы и нули, тогда как мозг человека, благодаря разветвленной системе нейронных цепей, имеет значительно больше вариаций состояния. В результате человеческий мозг быстрее обрабатывает информацию и тратит на это меньше энергии.
Этот незыблемый постулат в ближайшее время, возможно, потеряет свою актуальность, благодаря уникальной работе группы ученых из Института нанотехнологий Университета Твенте (Нидерланды), опубликовавших в начале июля 2016 года в журнале Advanced Functional Materials результаты своих исследований.
Учёные разработали принципиально новый материал на основе цирконат-титаната свинца (ЦТС). Потенциально Он может быть использован для создания компьютеров, работающих по принципу головного мозга. Это стало возможным благодаря ряду уникальных свойств нового материала. Во-первых, он является сегнетоэлектриком, то есть способен поляризоваться под действием электрического поля и оставаться в таком состоянии после его снятия. Благодаря этому ячейка памяти на основе ЦТС является энергонезависимой, то есть способной хранить информацию даже при отключённом питании. Применение энергонезависимой памяти в компьютере приведет, например, к тому, что он будет загружаться намного быстрее. Во-вторых, благодаря тому, что учёные добавили к ячейке на основе ЦТС слой из оксида цинка толщиной 25 нм, они получили возможность контролировать более мелкие области внутри кристалла, управляя их поляризацией. Это в конечном итоге позволило создать ячейку памяти, способную не только переключаться между двумя состояниями «0» и «1», но и хранить множество промежуточных состояний.
Это отдаленно напоминает то, как передаются сигналы через синапсы от одного нейрона головного мозга к другому. Применение памяти с множеством состояний в компьютерных системах позволит значительно повысить скорость и энергоэффективность решения таких задач искусственного интеллекта, как, например, распознавание образов. Ведь наш мозг выполняет их, затрачивая лишь малую часть того количества энергии, которое для той же цели необходимо современному компьютеру.
Из демонстрируемых учеными графиков видно, что время записи информации в новую ячейку памяти существенно больше, чем в современных компьютерах. Однако благодаря тому, что одновременно выполняется запись сразу нескольких единиц информации, в итоге она оказывается более эффективной.
В настоящее время уже существует программное обеспечение, которое моделирует некоторые функции головного мозга. Однако возможности аппаратного обеспечения существенно ограничивают его функциональность. Новые ячейки памяти являются первым шагом в направлении создания оборудования, предназначенного для работы программ искусственного интеллекта. Следующим шагом учёных будет поиск решения, как совместить новые ячейки памяти с существующими транзисторами, или разработка транзисторов нового поколения.
