Новий винахід групи американських вчених обіцяє наблизити створення фактичної електронної копії мозку людини з усіма його основними обчислювальними і комунікаційними елементами - нейронами і синапсами. І все це не в габаритах сотень серверних стійок, а в відносно компактному вигляді, що для прогресу в обчислювальній техніці обіцяє багато цікавого і проривного.
До прориву підійшла група дослідників під керуванням Стенлі Вільямса (R. Stanley Williams) з Texas A&M, який разом зі співробітником Hewlett Packard Laboratories Сухасом Кумаром (Suhas Kumar) і студентом Стенфордом До цього штучні нейрони представлялися не раз і не два, але кожен раз цей ключовий елемент мозку виконувався у вигляді досить великої і складної схеми з декількох складових, а це означає великі розміри і немаленьке споживання енергії.
Група Стенлі Вільямса розробила і створила штучний нейрон на базі так званих моттовських діелектриків (переходів). Моттовські діелектрики в звичайних умовах поводяться як ізолятори і не пропускають електричний струм, але під дією температури, напруги, магнітного поля або іншого впливу тимчасово стають провідниками.
Запропонований вченими найпростіший елемент містить моттівський перехід у вигляді нанометрового шару оксиду ніобію (NbO2). Крім нього елемент включає ємність і опір, як частина електронного «нейрона». Додамо, шар оксиду ніобію по суті поводиться як мемристор - керований струмом і напругою опір з ефектом пам'яті. Це робить штучний нейрон частково енергонезалежним пристроєм. Нерозумно було б витрачати енергію в ті моменти, коли пристрій припиняє «думати».
Під дією напруги з постійним струмом відбувається локальний нагрів шару оксиду ніобію, що робить перехід провідним. Це розряджає накопичений в місткості елемента заряд, після чого перехід остигає і знову стає ізолятором. Місткість у елементі знову заряджається, і так до нескінченності, поки подається керуюча напруга. Тонкість тут у тому, що цей найпростіший елемент може працювати в різних режимах, подібно до живого нейрона: передавати імпульс (спайк, сигнал збудження) по ланцюжку нейронів, видавати серію імпульсів, підтримувати автогенерацію імпульсів і виконувати іншу роботу, яку зазвичай робить нейрон в живому мозку.
Деякою проблемою для масштабування запропонованої конструкції електронного нейрона може виявитися досить висока температура перетворення моттівського переходу з оксиду ніобію в провідник. Він стає таким при нагріванні до 800 ° C. У складі багатьох тисяч і мільйонів елементів це може стати проблемою, тому вчені будуть шукати інші з'єднання для свого елемента з істотно меншою температурою впливу.
