Исследователи разработали чип, работающий, как синапсы в нашем мозге. Встроенный в него «фотонный синапс» адаптирует свою кристаллическую структуру и ее проводимость в зависимости от количества оптических данных.
Наш мозг во многих отношениях превосходит компьютеры и принципиально отличается от них. В компьютерах вычисления происходят в процессоре, отдельно от хранилища данных, а наш орган мышления работает интегрально: нейроны взаимодействуют с помощью синапсов (пластичных соединений между ними). Поэтому вычисление и хранение данных происходит в одном месте, а уникальная структура мозга делает его энергоэффективным.
Один из способов воссоздания пластичности мозга – нейронные сети. В них алгоритмы имитируют приспособление синапсов к тому, чему они научились: если решение окажется выгодным, этот путь вычисления станет в будущем предпочтительным. Однако до сих пор такая имитация нейронных вычислений распространялась исключительно на программное обеспечение.
Но появились и первые попытки технически воспроизвести синапсы нашего мозга. Хариш Бхаскаран (Harish Bhaskaran) из Оксфордского университета и его коллеги разработали «фотонный синапс», который может быть интегрирован в оптические компьютерные чипы. Подобно своему биологическому прототипу этот синапс адаптируется в зависимости от того, как часто и интенсивно он используется.
«Фотонный синапс» состоит из химического соединения (Phase Change Material), которое меняет свое агрегатное состояние даже при небольших колебаниях энергоснабжения. Его ядро образуют крошечные диски из соединения германия, сурьмы и теллура (Ge2Sb2Te5). В спокойном состоянии этот материал является кристаллическим. Если сквозь него проходят оптические сигналы в виде лазерных импульсов, его структура изменяется.
«Фотонный синапс» можно легко интегрировать в оптические компьютерные чипы. Поскольку он контролируется световыми импульсами и передает оптическую информацию, то может работать даже в тысячу раз быстрее, чем наши нервные связи в мозге. По мнению исследователей, такие компоненты могут проложить путь к новой эре компьютерных технологий, сделанных по образцу мозга.
