Wissenschaft & Technik

Honig kann ein entscheidendes Merkmal bei der Herstellung von gehirnähnlichen Computerchips sein

Da die weltweite Chipknappheit seit Jahren auf der Tagesordnung steht, sind die Bedenken darüber noch größer geworden. Darüber hinaus wirkte sich auch der Einmarsch Russlands in die Ukraine negativ auf die Situation aus. Gibt es nicht gute Entwicklungen in der Chipindustrie? Nun, es scheint zu existieren.

Laut einer in veröffentlichten Studie haben Ingenieure der Washington State University (WSU) gezeigt, dass Honig zur Herstellung umweltfreundlicher Computerchips und des Gehirns verwendet werden könnte Zeitschrift für Physik D.

Inspiriert von menschlichen Synapsen verarbeiteten die Forscher den Honig zu einer festen Form und schlossen ihn zwischen zwei Metallelektroden ein, um ein strukturiertes Design namens „Memristor“ zu schaffen. Honig-Memristoren sind in der Lage, menschliche Neuronen nachzuahmen und sehr schnell zu aktivieren und zu deaktivieren, während Informationen erhalten bleiben.

„Honig verdirbt nicht“, sagte Feng Zhao, außerordentlicher Professor an der WSU School of Engineering and Computer Science und Mitautor der Studie. „Er hat einen sehr geringen Feuchtigkeitsgehalt, so dass Bakterien darin nicht überleben können. Das bedeutet, dass diese Computerchips sehr lange sehr stabil und zuverlässig sind.“

Derzeit entspricht die Größe des Honigmeristors dem menschlichen Haar. Das Forschungsteam strebt jedoch den Übergang von der Mikro- zur Nanoskala an, wodurch Memristoren um 1/1000 kleiner werden.

Eine Lösung für Elektroschrott

Es ist eine gute Nachricht, dass neuromorphe Systeme durch die Verwendung von Honig neben ihrer Geschwindigkeit und Energieeffizienz im Vergleich zu heutigen Computersystemen organischer geworden sind.

Im Gegensatz zu den heutigen nicht erneuerbaren Chips sind diese auf Honig basierenden Computerchips dank ihrer wasserlöslichen Eigenschaft sehr einfach zu entsorgen. Ihre biologische Abbaubarkeit verspricht eine Lösung für den umweltbedrohlichen Elektroschrott, bei dem jährlich mehr als 22 Millionen Tonnen anfallen.

Offensichtlich können Honigmerister mit ihrer erneuerbaren und biologisch abbaubaren Struktur die begehrte Lösung zur Reduzierung von Elektroschrott sein. „Aufgrund dieser besonderen Eigenschaften ist Honig sehr nützlich bei der Schaffung erneuerbarer und biologisch abbaubarer neuromorpher Systeme“, sagte Zhao.

Zusammenfassung der Studie:
Das Spiking Neural Network (SNN) in zukünftigen neuromorphen Architekturen erfordert Hardwaregeräte, die grundlegende Funktionen der biologischen Kontraktion wie Peak Time Dependent Plasticity (STDP) und Peak Rate Plasticity (SRDP) nicht nur nachahmen, sondern auch sein müssen biologisch abbaubar, um den aktuellen ökologischen Herausforderungen von Elektroschrott gerecht zu werden. Unter den verschiedenen Technologien und Materialvorrichtungen haben sich mnemotechnische synaptische Vorrichtungen auf der Grundlage natürlicher organischer Materialien als günstiger Kandidat herausgestellt, um diese Anforderungen zu erfüllen. Die Metall-Isolator-Metall-Struktur ist analog zur biologischen Verbindung mit geringem Energieverbrauch, schneller Umwandlungsgeschwindigkeit und Simulation synaptischer Plastizität, während natürliche organische Materialien wasserlöslich, erneuerbar und umweltfreundlich sind. In dieser Studie wurde das Potenzial eines natürlichen, auf Honig basierenden organischen Memristors für SNN demonstriert. Das Gerät zeigte einen bipolaren Schaltwiderstand ohne Bildung, eine hohe Schaltgeschwindigkeit, 100 ns Anpassungszeit und 500 ns Erholungszeit, STDP- und SRDP-Lernverhalten und Auflösung in Wasser. Es wurden intuitive Leitfähigkeitsmodelle für STDP und SRDP vorgeschlagen. Diese Ergebnisse zeigen, dass auf Honig basierende synaptische Geräte vielversprechend für die SNN-Anwendung in umweltfreundlichen elektronischen und biologisch abbaubaren neuromorphen Systemen sind.

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