Elektrik-Elektronik

Elektronik Beyin İçin Yapı Taşları

Bilgisayar bitleri, sıfır veya bir değeriyle ikili bir sistemdir. Bunun aksine, beyindeki nöronlar ise; aldıkları girdiye bağlı olarak birçok içsel duruma sahip olabilirler. Bu, beynin bir bilgisayardan daha verimli bir enerjiyle bilgi işlemesine izin verir. Groningen Üniversitesi (UG) fizikçileri; nöronların işlevini taklit eden niyobyum katkılı stronsiyum titanattan yapılmış taklitleri üzerinde çalışıyorlar.

UG Araştırmacı Anouk Goossens: “Memistor*lerin iletkenliği bir elektrik alanı tarafından analog olarak kontrol edilir. Sistemin direnci değiştirebilme yeteneğini kullanırız. Gerilim darbeleri uygulayarak, direnci kontrol edebilir ve düşük voltaj kullanarak, farklı durumlardaki akımı okuyabiliriz. Darbenin gücü, cihazdaki direnci belirler. Böylece gerçekleştirilebilecek en az 1000 direnç oranı olduğunu göstermiş oluruz.”

Goossens bu çalışmada özellikle direnç bölümlerinin zaman dinamikleriyle ilgilendi. Direncin ayarlandığı atım süresinin; bellekte ne kadar sürdüğünü gözlemledi. Bu ikinci turda, iki dakika arasında süren darbeler; bir ila dört saat arasında olabilir. Dahası, 100 geçiş döngüsünden sonra malzemenin yorgunluk belirtisi göstermediğini gördü.

Goossens: “Bununla ilgili yapabileceğiniz farklı şeyler var. Cihazı farklı şekillerde ‘öğreterek’; farklı darbeleri kullanarak, davranışlarını değiştirebiliriz. Direncin zaman içinde değişmesi de faydalı olabilir. Bu sistemler beyinde olduğu gibi unutabiliyor. Ayrıca değişken bir parametre olarak zaman kullanmamı da sağlıyor.”

Buna ek olarak, Goossens’in ürettiği cihazlar hem bellek hem de işlemeyi tek bir cihazda birleştirir; bu da geleneksel bilgisayar mimarisinin (manyetik sabit disklerde) ve işlemcinin (CPU’da) ayrıldığı daha verimli bir cihazdır.

 

Sol: Beynin küçük bir bölümünün basitleştirilmiş bir temsili: Nöronlar sinapslar aracılığıyla sinyalleri alır, işler ve iletir. Sağ: Cihazlarla nasıl gerçekleştirilebileceğinin olası bir mimarisi olan bir çapraz çubuk dizisi… Memristörler, beyindeki sinapslar gibi; iletkenliklerini değiştirebilir. Böylece bağlantılar zayıflatılabilir ve güçlendirilebilir. /Spintronics of Functional Materials group, University of Groningen

 

Bu cihaz beyin benzeri devreler kurmadan önce; malzemenin içinde neler olduğunu anlamak için deneyler yapmayı planlıyor. Goossens’in belirttiğine göre; cihazın tam olarak nasıl çalıştığı bilinmiyorsa, bu devrelerdeki problemler çözülemez. Bu yüzden materyalin fiziksel özelliklerini (ne yapar, niçin yapar?) bilmek gerek.  Cevabı bulmak için istenilen sorular; hangi parametrelerin elde edilen durumları etkilediğini içerir. Eğer bu cihazlardan 100 tane üretirseler, hepsi aynı şekilde çalışır mı? Yapmazlarsa ve cihazdan cihaza varyasyon varsa, bu sorun olmaz. Sonuçta, beyindeki tüm elementler aynı değildir.

*Memistor: Dördüncü temel devre elemanı. HP Laboratuvarlarında bulunan bu eleman akı ile yük arasındaki bağıntıyı etkilemektedir. (Resistör gerilim ile akım, kapasitör gerilim ile yük, indüktör akı ile akım arasındaki bağıntıda iş görmektedir.)  Memistorün en önemli görevi; üzerinden geçen akım değişikliğini unutmaması ve enerji harcamadan saklayabilmesidir. Bu özelliğiyle bilişim alanında hafıza birimlerinin üretiminde kullanılacak gibi görülüyor. Bir yonga üzerinde 100GB veriyi normal bir RAM hızında saklayabileceği söylentisi bulunmaktadır.  Şimdiki hafıza saklama sistemlerinden RAM hem karmaşık yapısı, hem de yüksek enerji harcamasından dolayı sıkıntı yaratırken, FLASH bellekler bekleme konumunda enerji harcamamakla beraber düşük hıza sahiptirler.  Yapı olarak iki ince TiO2 (Titanyum oksit) katmanı arasından tel geçirmeye dayalı olan elemanın memistor özelliği gösterebilmesi için nano düzeyinde olması gerekmektedir. 30 yıl önce teorisi kurulmuş olmasına rağmen şimdiye kadar bulunamaması, özelliğin bu kadar düşük boyutlarda kendini göstermesine bağlanıyor. 

 

Kaynak:
phys
Etiketler
1 Oy2 Oy3 Oy4 Oy5 Oy (3 oy verildi, Ortalama: 5 üzerinden 5,00 oy )
Loading...

Benzer Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Close