Ученые создали чип, работающий как мозг

phys.org.Микропроцессоры в смартфонах, компьютерах и центрах обработки данных обрабатывают информацию, манипулируя электронами в твердых полупроводниках, но у нашего мозга другие методы. Мозг обрабатывает информацию, управляя ионами в жидкости.

И его энергоэффективность выше на много порядков.Вдохновленные мозгом, исследователи давно стремятся разработать «ионику» в водном растворе. Хотя ионы в воде движутся медленнее, чем электроны в полупроводниках, ученые считают, что управление ионами различных молекул с различными физическими и химическими свойствами можно использовать для более богатой и разнообразной обработки информации.Однако ионные вычисления все еще находятся в начальной стадии.

На сегодняшний день лаборатории разработали только отдельные диоды и транзисторы, но до сих пор никто не собирал много таких устройств в более сложную схему для вычислений.Группа исследователей из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (SEAS) в сотрудничестве с биотехнологическим стартапом DNA Script разработала ионную схему, состоящую из сотен ионных транзисторов, и запустила процессы вычислений нейронных сетей. На ионном процессоре удалось реализовать матричное умножение с энергоэффективностью гораздо большей, чем у обычного полупроводникового процессора.Исследователи начали с создания ионного транзистора нового типа.

Он состоит из водного раствора молекул хинона, сопряженного с двумя концентрическими кольцевыми электродами и центральным дисковым электродом, наподобие яблочка (на рисунке эта схема — справа).Два кольцевых электрода электрохимически снижают и регулируют локальный pH (концентрация ионов водорода) вокруг центрального диска, производя и улавливая ионы водорода. Напряжение, прикладываемое к центральному диску,