彼らは脳の神経接続に基づいてシナプストランジスタを構築します

私たちはエレクトロニクス分野とバイオテクノロジー産業の融合に近づいています。約 1 年間、決定的な生物学的トランジスタに近づけようとする多くの研究結果が発表されてきました。これは、自然界で見られる生物学的構造を模倣し、効率的な基本処理ユニットとして機能するものです。

ALT1040で説明した最初の取り組みは、テルアビブ大学の科学者がタンパク質ベースのトランジスタを構築できるようにする取り組みでした。しかし、スタンフォード大学の研究者が後に DNA と RNA から生物学的トランジスタを実現したため、生物学を探求する新しい計算ツールの探索はそこで止まりませんでした。

計算中に学習する初のトランジスタ

ハーバード大学で行われた最近の研究は、このタイプの電子デバイスに対する新しいアプローチを提案しています。特に、彼らの努力は、私たちの脳に存在するニューロン接続に基づいて、コンピューティング中に学習できるようにする最初のシナプストランジスタを構築することに向けられています。

私たちの脳には860 億個を超えるニューロンがあり、神経シナプスを介して互いに接続されています。これらの神経接続は、必要に応じて強化したり、使用する必要がなくなった場合にはオフにすることができます。言い換えれば、これらのニューロンのオン/オフのメカニズムが学習と呼ばれるものです。彼らは私たちの神経接続の驚異的な効率を真似しようとした

科学者たちは今でも私たちの脳の生物​​学的効率に驚嘆しています。しかし、これらの神経結合がどのように機能するかを理解しようとすることに加えて、私たちの最も複雑な器官の驚異的なエネルギー効率を観察することも興味深いものです。消費電力は 20 ワット未満と推定されており、これは通常の電球よりわずかに少ないです。

生物学的効率とエネルギー効率というこれら 2 つの要因により、北米の科学者は最初のシナプス トランジスタの構築を試みました。彼らの目標は、私たちの脳で毎日発生するシナプスと同様に機能する電子デバイスを作成することでした。

ハーバード大学

Nature Communicationsに掲載された彼らの研究は、非常に薄いニッケル酸サマリウム膜 (80 ナノメートル) の結晶ネットワークに基づいて、あたかも本物のシナプス チャネルであるかのように動作するシナプス トランジスタの開発に成功しました。違いは、通常は軸索と樹状突起が存在するチャネルの両端に白金末端が位置していることです。このシナプストランジスタを使用すると、バイナリシステムだけでなく、

ハーバード大学の科学者らのアイデアは、ニッケル酸塩フィルムに出入りする酸素イオンの使用のおかげで、同じ神経可塑性に基づいているため、シナプス接続を完全に模倣することに成功しました。このように、接続の強さは電気信号の遅延時間に応じて変化します。

このシナプス トランジスタの作成は、従来の 1 と 0 の 2 進数システムに制限されないため、従来のシリコン トランジスタを超える一歩となるでしょう。 Jian Shi 氏が説明するように、「このシステムは、材料の組成が変化する間に、アナログ的かつ連続的な方法でコンダクタンスを変化させます。」

ハーバードトランジスタはなんとか高温に耐えることができましたが、実際には、シナプストランジスタを構築するというアイデアは、生物学的シナプスが動作することがほとんどないため、伝統的に集積回路の製造に使用されていたCMOSシステムを適用することを事実上不可能にしました。 「はい」または「いいえ」タイプの応答。ハーバード大学の科学者らはまた、この新しいシナプストランジスタの効率と感度は非常に優れており、さらに、約160℃の高温でも動作可能であると繰り返し述べている。

彼らの研究は、コンピューティングと生物学が手を携えて歩むエレクトロニクスの新時代を開くことを約束します。このシナプストランジスタは将来私たちが使用するデバイスになるのでしょうか？この質問の答えは時間が経てば明らかになるでしょうが、今のところ、その結果は非常に有望であるように思えます。