Optinen neurotietokone aaltoputkista

Kansainvälinen tutkijaryhmä Münsterin, Oxfordin ja Exeterin yliopistoista ovat kehittäneet sirun, joka sisälsi keinotekoisten neuronien verkoston, joka toimii valolla. Kuvan piiri osaa jäljitellä hermosolujen ja niiden synapsien käyttäytymistä. Kehitystyö voi tasoittaa tietä aivoja muistuttavalla laskentatekniikalle.

Tutkijat pystyivät myös osoittamaan, että tällainen optinen neurosynaptinen verkko pystyy omaksumaan informaatiota ja käyttämään sitä pohjana laskennalle ja kuvioiden tunnistamiselle – aivan kuten aivot voivat.

Kuva: WWU Münster /Johannes Feldmann

Koska järjestelmä toimii vain valolla eikä perinteisillä elektroneilla, se voi käsitellä dataa monta kertaa nopeammin. Saksalaisten ja brittiläisten tutkijoiden esittämä periaate perustuu optisiin aaltoputkiin, jotka ovat integroitu siruihin faasimuutosmateriaalinen kanssa.

Faasimuutosmateriaalit muuttavat dramaattisesti optisia ominaisuuksiaan riippuen siitä, ovatko ne kiteisiä vai amorfisia. Faasimuutos voidaan herättää valolla kun laser lämmittää materiaalia.

”Koska materiaali reagoi niin voimakkaasti ja muuttaa ominaisuuksiaan dramaattisesti, se sopii hyvin synapsien jäljittelemiseen ja impulssien siirtoon kahden neuronin välillä”, kertoo Johannes Feldmann, joka teki monia kokeita osana väitöskirjaansa Münsterin yliopistossa.

Yhdysvaltalaisen Purduen yliopiston asiantuntijat ovat puolestaan kehittäneet prosessin, jossa käytetään magnetismia aivojen kaltaisissa verkoissa ohjelmoimaan ja opettamaan laitteita kuten robotteja ja itseohjautuvia autoja yleistämään paremmin eri kohteita.

”Meidän stokastinen neuroverkko yrittää jäljitellä tiettyjä ihmisaivojen toimintoja ja laskea neuronien ja synapsisten yhteyksien kautta”, toteaa professori Kaushikin Roy.  Näin laskinaivot eivät hänen mukaansa ainoastaan saata tallentaa informaatiota vaan myös yleistää hyvin esineitä ja tehdä päätelmiä suoriutuakseen paremmin eri objektien erottelussa.

Nanomagneetin kytkentädynamiikka on samanlainen kuin hermosolujen sähköinen dynamiikka. Magneettiset tunneliliitokset osoittavat kytkentäkäyttäytymistä, joka on luonteeltaan stokastista.

Lisää: Nanobitteja (LINKKI), tutkijoiden tiedoteuutinen (LINKKI) ja Purduen tutkijoiden tiedoteuutinen (LINKKI)

Kuva: WWU Münster/Peter Leßmann

Tärkeimmät teknologiauutiset kätevästi myös uutiskirjeenä! Tilaa (LINKKI)

LUE – UUTTA – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA

Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi verkosta