Исследователи Университета Цинхуа в Китае создали новую нейроморфную вычислительную архитектуру, имитирующую синапсы и древовидную структуру дендритов биологического мозга. Работа опубликована в журнале Nature Electronics.
Новая система была реализована с использованием вычислительной модели многозатворных кремниевых нанопроволочных транзисторов с ионно-легированными пленками, полученными методом золь-гель. Пленка имитирует дендритные ветви, позволяя легированным ионам двигаться подобно ионам в нейронных отростках. При этом ток внутри транзистора модулируется подобно тому, как происходят изменения потенциала действия (нейронного сигнала) в мембране дендрита.
Устройство, названное дендристором, проявляет нелинейные свойства и избирательность направления. Большинство нейроморфных устройств, представленных до сих пор, имитировали синаптические процессы, связанные с обучением, и воспроизводили генерацию потенциалов действия. В этих исследованиях дендриты рассматривались как простые линии передачи, тем самым игнорировались функции, связанные с их уникальной морфологией.
Также была представлена искусственная система с тихими синапсами, где синаптические входы активируются только при достижении определенного порога, что улучшает способность системы различать направления движущихся стимулов, как это происходит в сетчатке и зрительной коре.
Результаты исследования могут открыть новые пути для проектирования нейроморфных систем на основе полупроводниковых устройств. В частности, предложенный учеными дизайн, вдохновленный мозгом, может способствовать разработке новых устройств и инструментов ИИ, которые потребляют меньше энергии.