Физики создали ионный процессор, работающий как мозг

Физики из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона разработали ионный процессор, который работает как мозг, перемещая ионы в водном растворе, а не на электронах, как твердые полупроводники. Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.

Основным условием передачи сигналов в мозге является движение заряженных молекул, называемых ионами, в растворе. Хотя невероятную вычислительную мощность мозга крайне сложно воспроизвести, ученые предположили, что подобная система все же может быть использована для вычислений.

Авторы создали транзистор с дискообразным электродом в центре и двумя кольцевыми электродами вокруг него. Они поместили эту структуру в водный раствор молекул хинона. Когда к центральному диску прикладывалось напряжение, в растворе создавался поток ионов водорода. Два кольцевых электрода позволяли увеличивать или уменьшать силу тока, тем самым регулируя pH раствора.

Используя различные показатели системы, включая рН раствора и напряжение на транзисторе, можно выполнять арифметическое умножение. А если объединить несколько транзисторов, то можно выполнить матричное умножение, необходимое для работы нейронных сетей. Ученые смогли продемонстрировать это для матриц размером 16 на 16.

У технологии есть существенные ограничения. 16 потоков не могут существовать одновременно, то есть все операции приходилось выполнять последовательно, а не одновременно, что значительно замедляло и без того медленную технологию. Однако ученые показали, что их подход жизнеспособен, и теперь они планируют ввести в систему больше типов молекул, что позволит проводить более сложные вычисления.