Forscher enthüllen Elektronik, die das menschliche Gehirn beim effizienten Lernen nachahmt

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Forscher enthüllen Elektronik, die das menschliche Gehirn beim effizienten Lernen nachahmtNoch vor 10 Jahren konnten Wissenschaftler, die an etwas arbeiteten, von dem sie hofften, dass es eine neue Grenze des neuromorphen Rechnens eröffnen würde, nur von einem Gerät träumen, das Miniaturwerkzeuge, so genannte Memristoren, verwendet, die wie echte Gehirnsynapsen funktionieren/wirken würden.Doch nun hat ein Team an der University of Massachusetts Amherst auf dem Weg zu einem besseren Verständnis von Protein-Nanodrähten entdeckt, wie diese biologischen, Elektrizität leitenden Fäden zur Herstellung eines neuromorphen Memristors oder “Speichertransistors” verwendet werden können.

Es läuft extrem effizient mit sehr geringer Leistung, wie es Gehirne tun, um Signale zwischen Neuronen zu übertragen.

Einzelheiten finden Sie in den Mitteilungen zur Natur.Wie die Erstautorin Tianda Fu, Doktorandin der Elektro- und Computertechnik, erklärt, besteht eine der größten Hürden für das neuromorphe Rechnen, die es unerreichbar erscheinen ließ, darin, dass die meisten herkömmlichen Computer mit über 1 Volt arbeiten, während das Gehirn Signale, die Aktionspotenziale zwischen Neuronen genannt werden, mit etwa 80 Millivolt sendet – ein Vielfaches davon.

Heute, ein Jahrzehnt nach den ersten Experimenten, sei die Memristor-Spannung in einem ähnlichen Bereich wie bei herkömmlichen Computern erreicht worden, aber ein Unterschreiten sei unwahrscheinlich, fügt er hinzu.Fu berichtet, dass er mit Protein-Nanodrähten, die der Mikrobiologe und Co-Autor Derek Lovely bei UMass Amherst aus dem Bakterium Geobacter entwickelt hat, nun Experimente durchgeführt hat, bei denen Memristoren neurologische Spannungen erreicht haben.

Diese Tests wurden im Labor des Elektro- und Computertechnik-Forschers und Co-Autors Jun Yao durchgeführt.Yao sagt: “Dies ist das erste Mal, dass ein Gerät auf dem gleichen Spannungsniveau wie das Gehirn funktionieren kann.

Wahrscheinlich wagten die Menschen nicht einmal zu hoffen, dass wir ein Gerät schaffen könnten, das so energieeffizient ist wie die biologischen Gegenstücke in einem Gehirn, aber jetzt haben wir realistische Beweise für Rechenfähigkeiten mit ultraniedriger Leistung.

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Es ist ein konzeptioneller Durchbruch, und wir glauben, dass er eine Menge Forschung in der Elektronik verursachen wird, die im biologischen Spannungsregime arbeitet.

“Reizend….

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