Các nhà khoa học tại Đại học Northwestern, Cao đẳng Boston và Viện Công nghệ Massachusetts đã tạo ra một bóng bán dẫn khớp thần kinh mới bắt chước hoạt động của các khớp thần kinh trong não người. Kết quả nghiên cứu, được phát hành trên tạp chí Nature, sẽ giúp tạo ra các hệ thống trí tuệ nhân tạo mới tiết kiệm năng lượng.
Thiết bị có khả năng xử lý và lưu trữ thông tin đồng thời, vượt xa các nhiệm vụ phân loại dữ liệu thông thường và thực hiện học tập kết hợp. Một ưu điểm khác là nó có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng, không giống như nhiều công nghệ biến đổi thần kinh khác đòi hỏi nhiệt độ rất thấp. Transistor synap tiêu thụ ít năng lượng, hoạt động ở tốc độ cao và có bộ nhớ ổn định.
Trong một máy tính kỹ thuật số thông thường, dữ liệu di chuyển giữa bộ vi xử lý và bộ nhớ, tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Trong bộ não sinh học tiết kiệm năng lượng hơn, việc xử lý bộ nhớ và tín hiệu được kết hợp và được cung cấp bởi hoạt động của các khớp thần kinh – sự tiếp xúc giữa các tế bào thần kinh.
Bóng bán dẫn tiếp hợp là một điện trở nhớ – một bóng bán dẫn có bộ nhớ, điện trở của nó phụ thuộc vào điện tích được truyền qua nó lần cuối. Nghiên cứu cho thấy điện trở nhớ có thể bắt chước hoạt động của các khớp thần kinh của con người, nhưng chúng vẫn cần năng lượng để hoạt động. Để khắc phục hạn chế này, các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp mô hình moiré bằng cách đặt các lớp siêu mỏng của hai vật liệu chồng lên nhau – graphene hai lớp và boron nitrit lục giác.
Họa tiết moire xuất hiện khi hai họa tiết lưới tuần hoàn được đặt ở một góc với nhau, chẳng hạn như rèm vải tuyn. Trong vật lý, hiện tượng moiré xảy ra khi các mạng vật liệu hai chiều đặt chồng lên nhau không khớp nhau. Bằng cách xoắn một lớp so với lớp kia, các nhà khoa học đã đạt được hiệu ứng moiré đến mức có thể ổn định các đặc tính điện tử của điện trở nhớ ở nhiệt độ phòng.
Các thí nghiệm cho thấy thiết bị này có thể xác định các kết hợp tương tự giữa số 1 và số 0, thể hiện khả năng học tập liên kết và sử dụng ít năng lượng hơn các thiết bị tương tự. Hơn nữa, khi điện trở nhớ được cung cấp dữ liệu không đầy đủ, nó vẫn tìm thấy thành công những điểm tương đồng.
