Il nostro cervello non funziona come la tipica memoria di un computer memorizzando solo uno e zero:grazie a una variazione molto più ampia degli stati di memoria, può calcolare più velocemente consumando meno energia. Gli scienziati del MESA+ Institute for Nanotechnology dell'Università di Twente (Paesi Bassi) hanno ora sviluppato un materiale ferroelettrico con una funzione di memoria simile a sinapsi e neuroni nel cervello, risultante in una memoria multistato. Pubblicano i loro risultati in questa settimana Materiali funzionali avanzati .

Il materiale che potrebbe essere l'elemento base per il "calcolo ispirato al cervello" è il piombo-zirconio-titanato (PZT):un sandwich di materiali con diverse proprietà attraenti. Uno di questi è che è ferroelettrico:puoi commutarlo nello stato desiderato, questo stato rimane stabile dopo che il campo elettrico è sparito. Questa è chiamata polarizzazione:porta a una funzione di memoria veloce che è non volatile. In combinazione con i chip del processore, si potrebbe progettare un computer che si avvii molto più velocemente, Per esempio. Gli scienziati UT ora hanno aggiunto un sottile strato di ossido di zinco al PZT, 25 nanometri di spessore. Hanno scoperto che il passaggio da uno stato all'altro non avviene solo da "zero" a "uno" viceversa. È possibile controllare aree più piccole all'interno del cristallo:saranno polarizzate ("flip") o no?

multi-stato

Utilizzando tempi di scrittura variabili in quelle aree più piccole, il risultato è che molti stati possono essere memorizzati ovunque tra zero e uno. Questo assomiglia al modo in cui le sinapsi e i neuroni "pesano" i segnali nel nostro cervello. Ricordi multistato, accoppiato a transistor, potrebbe migliorare drasticamente la velocità di riconoscimento dei modelli, per esempio:il nostro cervello svolge questo tipo di compiti consumando solo una frazione dell'energia di cui ha bisogno un sistema informatico. Guardando i grafici, i tempi di scrittura sembrano piuttosto lunghi rispetto alle velocità dei processori odierni, ma è possibile creare molti ricordi in parallelo. La funzione del cervello è già stata imitata in software come le reti neurali, ma in quel caso l'hardware digitale convenzionale è ancora un limite. Il nuovo materiale è un primo passo verso l'hardware elettronico con una memoria simile al cervello. Trovare soluzioni per combinare PZT con semiconduttori, o anche sviluppare nuovi tipi di semiconduttori per questo, è uno dei prossimi passi.

Questa ricerca è stata condotta all'interno del gruppo Inorganic Materials Science, del MESA+ Institute for Nanotechnology di UT. All'interno di questo gruppo, sono state trovate anche altre proprietà interessanti del PZT, come il comportamento piezoelettrico:il materiale può espandersi utilizzando una tensione elettrica, premendolo può anche generare una tensione, a sua volta.