Una sinapsis artificial de potencia ultrabaja para los sistemas de inteligencia artificial de próxima generación

La informática inspirada en el cerebro es un candidato prometedor para las tecnologías informáticas de próxima generación. El desarrollo de sistemas avanzados de inteligencia artificial (IA) de próxima generación que pueden ser tan eficientes energéticamente, livianos y adaptables como el cerebro humano ha atraído un gran interés.

«Sin embargo, imitar la neuroplasticidad del cerebro, que es la capacidad de cambiar la conexión de una red neuronal, en las sinapsis artificiales tradicionales que utilizan energía ultrabaja es extremadamente desafiante». dijo Desmond Loke, profesor asistente de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD).

Una sinapsis artificial, que comprende un espacio entre dos neuronas para permitir que las señales eléctricas pasen y se comuniquen entre sí, puede emular la transmisión eficiente de señales neuronales y el proceso de formación de la memoria del cerebro.

Para mejorar la eficiencia energética de la sinapsis artificial, el equipo de investigación de Loke ha introducido por primera vez un proceso de fabricación de electrodo metálico de depósito a nanoescala para sinapsis artificial. Mediante el uso de dispositivos memristivos de telururo de germanio-antimonio y nanopilares basados ​​únicamente en depósitos, el equipo diseñó un dispositivo sináptico artificial de cambio de fase que ha logrado un consumo de energía bajo en todos los tiempos de 1.8 pJ por evento sináptico basado en pulsos de par. Esto es aproximadamente un 82% más pequeño en comparación con las sinapsis artificiales tradicionales.

«Los experimentos han demostrado que la sinapsis artificial basada en materiales de cambio de fase podría realizar facilitación / depresión de pulso par, potenciación / depresión a largo plazo y plasticidad dependiente de la sincronización de picos con energías ultrabajas. Creemos que nuestro hallazgo puede proporcionar un enfoque prometedor para el desarrollo matrices de sinapsis artificiales más rápidas y de mayor escala con un rendimiento significativamente mejorado en tareas de IA «. dijo Loke.

Los electrodos calefactores tradicionales formados por el proceso de depósito y grabado pueden causar / crear un gran grado de daño en las interfaces. Alternativamente, los electrodos del calentador creados por un proceso de solo depósito en este estudio podrían crear un grado menor de daño en la interfaz. Esto puede conducir a una interfaz más robusta y sin defectos con una resistencia de contacto sustancialmente disminuida y sus variaciones, lo que resulta en una disminución de la corriente de operación.

Esta investigación fue publicada en Materiales APL. Los miembros del equipo de SUTD también incluyen a Shao-Xiang Go y Natasa Bajalovic. Otros investigadores colaboradores son de la Universidad de Cambridge.