Gli ingegneri dell'Università del Massachusetts Amherst stanno guidando un gruppo di ricerca che sta sviluppando un nuovo tipo di nanodispositivo per microprocessori per computer in grado di imitare il funzionamento di una sinapsi biologica, il luogo in cui un segnale passa da una cellula nervosa all'altra nel corpo. Il lavoro è presentato nella pubblicazione online anticipata di Materiali della natura .

Tale calcolo neuromorfico in cui i microprocessori sono configurati più come il cervello umano è una delle tecnologie di elaborazione trasformativa più promettenti attualmente in fase di studio.

J. Joshua Yang e Qiangfei Xia sono professori nel dipartimento di ingegneria elettrica e informatica dell'UMass Amherst College of Engineering. Yang descrive la ricerca come parte del lavoro collaborativo su un nuovo tipo di dispositivo memristivo.

I dispositivi memristivi sono interruttori di resistenza elettrica che possono alterare la loro resistenza in base alla cronologia della tensione e della corrente applicate. Questi dispositivi possono memorizzare ed elaborare informazioni e offrono diverse caratteristiche prestazionali chiave che superano la tecnologia convenzionale dei circuiti integrati.

"I memristori sono diventati un candidato leader per abilitare il calcolo neuromorfo riproducendo le funzioni nelle sinapsi e nei neuroni biologici in un sistema di rete neurale, fornendo vantaggi in termini di energia e dimensioni, "dicono i ricercatori.

Il calcolo neuromorfico, che significa microprocessori configurati più come il cervello umano che come i tradizionali chip per computer, è una delle tecnologie di elaborazione trasformativa più promettenti attualmente oggetto di studi approfonditi. Xia dice, "Questo lavoro apre una nuova strada per l'hardware di calcolo neuromorfo basato sui memristori".

Dicono che la maggior parte del lavoro precedente in questo campo con i memristori non ha implementato la dinamica diffusiva senza utilizzare la tecnologia standard di grandi dimensioni che si trova nei circuiti integrati comunemente usati nei microprocessori, microcontrollori, memoria statica ad accesso casuale e altri circuiti logici digitali.

I ricercatori affermano di aver proposto e dimostrato una soluzione bio-ispirata alla dinamica diffusiva che è fondamentalmente diversa dalla tecnologia standard per i circuiti integrati, pur condividendo grandi somiglianze con le sinapsi. Dicono, "In particolare, abbiamo sviluppato un memristore di tipo diffusivo in cui la diffusione degli atomi offre una dinamica simile e le scale temporali necessarie come la sua controparte biologica, portando a un'emulazione più fedele delle sinapsi reali, cioè., un vero emulatore sinaptico."

I ricercatori dicono, "I risultati qui forniscono un percorso incoraggiante verso l'emulazione sinaptica utilizzando memristori diffusivi per il calcolo neuromorfo".

Il titolo dell'articolo è "Memristori con dinamica diffusiva come emulatori sinaptici per il calcolo neuromorfo".