ابداع ماده ای که از مغز تقلید می کند

به گزارش اینترستینگ انجینرینگ، این ماده با کپی کردن سیناپس های نورون سبب می شود یادگیری در خواب عمیق اتفاق بیفتد. محققان دانشگاه UAB اسپانیا این ماده مغناطیسی را با نوعی از رایانش به نام رایانش نورومورفیک ابداع کرده اند.

رایانش نورمورفیک نوعی از کانسپ رایانش است که با استفاده از نورون های مصنوعی رفتار مغز و قابلیت های سیناپتیک (سیگنال های ارتباطی نورون های) آن را تقلید می کند.

براساس پژوهش، یکی از تقلیدهای عملکرد مغز، انعطاف‌پذیری عصبی است که به توانایی ذخیره یا فراموش کردن اطلاعات بسته به مدت زمان و تکرار تکانه‌های الکتریکی که نورون‌ها را تحریک می‌کنند، اطلاق می‌شود. این شکل از انعطاف‌پذیری با حافظه و یادگیری در مغز مرتبط است.

محققان ماده خاصی کشف کردند که سیناپس های نورون را تقلید می کند. این مواد شامل مواد مقاومت حافظه‌دار (حافظه الکترونیکی)، فروالکتریک، مواد حافظه‌ای تغییر حالت دهنده، عایق‌های توپولوژیکی و مواد مغناطیسی یونی هستند. آنها متوجه شدند مواد مغناطیسی-یونی جدیدترین مواد هستند و در نتیجه تغییراتی در ویژگی های مغناطیسی تشکیل می شوند که با حرکات یون ها یا اتم ها داخل ماده تولید می شوند.

این حرکات با ایجاد یک میدان الکتریکی در یون ها ایجاد می شود. محققان می دانند در مواد مغناطیسی-یونی چگونه هنگام اعمال میدان الکتریکی، مغناطیس کنترل می‌شود. اما کنترل پیشروی خواص مغناطیسی هنگامی که ولتاژ متوقف می‌شود، کار سختی است. این امر تقلید از عملکرد مغز را دشوار می‌کند، مانند فرآیند یادگیری که حتی زمانی که مغز در خواب عمیق است و هیچ تحریک خارجی ندارد، اتفاق می‌افتد.

محققان به رهبری جوردی سورت و انریک منندز با همکای انستیتو نانوساینس و نانو تکنولوژی کاتالان و ICMAB این پژوهش را انجام دادند. محققان روشی نوین برای کنترل تکامل مغناطیسی سازی در وضعیت های تحریک شده و پس از تحریک مغز پیشنهاد کردند.

ماده جدید تولید شد و یک لایه نازک از مونو نیترید کبالت (CoN) روی آن وجود داشت. هنگامیکه یک میدان مغناطیسی ایجاد شد ساختار یون های نیتروژن در خط بین لایه و الکترولیت مایع قابل کنترل شد. سورت در این باره می گوید: ماده جدید با حرکات یون های کنترل شده توسط ولتاژ الکتریکی مانند مغز انسان کنترل می شود. سرعت این فرایند مشابه سرعت تولید شده در نورون ها، در حد چند میلیونم ثانیه است.

او در ادامه گفت: ما یک سیناپس مصنوعی ایجاد کردیم که ممکن است در آینده مبنایی برای یک الگوی رایانشی جدید باشد که جایگزین سیناپس هایی شود که در رایانه های فعلی به کار می روند.

نتایج این تحقیق درباره مواد فرصت های بی شماری برای عملکردهای رایانشی نورومورفیک باز می کند و با استفاده از شبکه های عصبی ادراک، یادگیری و حافظه را کارآمدتر می کند.