Elektrik-Elektronik

Nanotellerden Yapılan Akıllı Sinapslar

Bilim insanları; biyolojik sinir hücresiyle aynı şekilde işlev gören nanotellerden yapılmış bir parça ürettiler. Bu bileşen bilgileri kaydedebilecek, işleyebilecek ve paralel olarak çok sayıda sinyal alabilecek şekilde tasarlandı.
Oksit kristal nanotellerinden üretilen dirençli anahtarlama hücresi; biyolojik sinapsların ve nöronların çeşitli işlevlerini üstlenebilen, biyo-inspired “nöromorfik” işlemcilerde kullanım için ideal olduğunu kanıtlamaktadır.
Son yıllarda gelişen teknolojiyle bilgisayarlar, çok şey öğrendi: Yapay zekadaki bu hızlı ilerleme sayesinde; bilgisayarlar artık araba kullanabiliyor, metinleri tercüme edebiliyor, dünya şampiyonlarını satrançta yenebiliyor ve daha pek çok insansı davranışlarda bulunabiliyorlar… Bunu yaparken, en büyük zorluklardan biri; insan beynindeki sinyal işlemeyi yapay olarak yeniden üretme çabasında yatmaktadır.

Sinir ağlarında, veriler paralel olarak yüksek derecede depolanır ve işlenir. Öte yandan, geleneksel bilgisayarlar hızla art arda görevler yaparak çalışır ve bilgilerin saklanması ve işlenmesi arasında açıkça ayrım yapar. Kural olarak, sinir ağları sadece geleneksel donanım kullanılarak; çok hantal ve verimsiz bir şekilde simüle edilebilir.
İnsan beyninin çalışma şeklini taklit eden nöromorfik yongalara sahip sistemler; sinir ağlarının işleyişi açısından önemli avantajlar sunar. Uzmanlar, bu tür biyoinspired bilgisayarları (biyolojiden esinlenilen bilgisayar); merkezi olmayan bir şekilde çalışabildiklerini, beyindeki nöron gibi bağlar tarafından birbirine bağlanmış çok sayıda işlemciye sahip olduklarını açıklar. Bir işlemci bozulursa, diğeri işlevini devralabilir. Dahası; beynin yaptığı gibi, uygulamanın daha iyi bir sinyal aktarımına yol açtığı durumlarda, biyo-inspired bir işlemcinin öğrenme kapasitesi olmalıdır.

Peter Grünberg Enstitüsü Araştırmacı Dr. Ilia Valov: “Günümüzün yarı iletken teknolojisiyle, bu işlevler bir dereceye kadar elde edilebilir. Bu sistemler, belirli uygulamalar için uygundur ve çok fazla yer ve enerji gerektirir. Çinko oksit kristallerinden üretilen nanotel cihazları, doğası gereği bilgiyi işleme ve hatta depolamanın yanı sıra son derece küçük ve enerji tasarruflu olabilir.”

Yıllarca unutkan hücreler; biyo-bilgisayarlarda nöronlar ve sinapsların işlevini üstlenme yeteneğine sahip olma olasılığını en üst düzeye çıkarmışlardır. Elektrik direncini, içinden akan elektrik akımının yoğunluğuna ve yönüne bağlı olarak değiştirirler. Geleneksel transistörlerin aksine, son akım değeri; elektrik akımı kapatıldığında bile bozulmadan kalır. Bu yüzden bu taklitçi sistem; temelde öğrenme yeteneğine sahiptir.

Bilim insanları bu özellikleri yaratmak için; Torino’daki politeknik üniversitede üretilen tek bir çinko oksit nanotel kullandılar. Milimetrenin yaklaşık on binde biri kadar büyüklüğünde olan bu tür nanowire (nanoağ), insan kılından bin kat daha ince… Sonuçta elde edilen membristif bileşen (hafızası olduğu düşünülen bellek) sadece az miktarda yer kaplamakla kalmıyor, aynı zamanda flash bellekten çok daha hızlı geçiş de yapabiliyor.

Nanoağlar, diğer bileşenlere göre umut verici yeni fiziksel özellikler sunar: Yeni tip güneş pilleri, sensörler, piller ve bilgisayar çiplerinin geliştirilmesinde kullanılır. Üretimleri nispeten daha basittir. Nanoağlar, belirtilen malzemelerin buharlaşma işleminden, pratik olarak kendi istekleri doğrultusunda geliştiği uygun bir alt tabakaya dayanır.

Bu durumda fonksiyonel bir hücre oluşturmak için nanotelin her iki ucu da uygun metallere, platin ve gümüşe bağlanmalıdır. Metaller, elektrotlar olarak işlev görür ve buna ek olarak, uygun bir elektrik akımı tarafından tetiklenen salım iyonları devreye girer. Metal iyonları telin yüzeyine yayılabilir ve iletkenliğini değiştirmek için bir köprü oluşturabilir. Bununla birlikte, tekli nanotellerden yapılan komponentler, çiplerde pratik kullanım için hala çok yalıtılmıştır.

Sonuç olarak, Jülich ve Turin araştırmacıları tarafından planlanan bir sonraki adım; daha heyecan verici işlevsellikler sunan birkaç yüz nanotelin oluşturduğu daha büyük, nispeten kolay bir gruptan oluşan, membristif bir bileşen üretmek ve çalışmaktır.

Kaynak:
science daily
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