Физики создали ионный процессор, вдохновившись устройством мозга

Ионный процессор, работающий подобно мозгу — за счет движения ионов в водном растворе, а не на электронах, как в полупроводнике, разработали физики из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона. Исследование опубликовано 30 сентября в научном журнале Advanced Materials.

Главное условие для передачи сигналов в головном мозге — это движение заряженных молекул, которые называются ионами, в растворе. Несмотря на то что невероятную вычислительную мощность мозга невероятно трудно воспроизвести, ученые всё-таки предположили, что аналогичную систему можно создать.

Ученые разработали транзистор с дискообразным электродом в центре и двумя кольцевыми электродами вокруг него. Эту структуру они поместили в водный раствор молекул хинона. При этом при подаче напряжения на центральный диск в растворе создается поток ионов водорода. Два кольцевых электрода позволили увеличить или уменьшить силу тока, таким образом регулируя pH раствора.

Ученые смогли добиться того, что с помощью разработанного процессора они произвели умножение, используя различные показатели системы, в том числе напряжение на транзисторе и pH раствора. Кроме того, было установлено, что если объединить несколько таких транзисторов, то можно осуществить матричное умножение, необходимое для работы нейросетей. Ученые сумели продемонстрировать умножение матриц размером 16 на 16.

Однако у этой технологии есть существенные недостатки. Так, 16 потоков не могут существовать одновременно, то есть все операции нужно было осуществлять последовательно. В то же время ученые смогли доказать состоятельность их подхода. Поэтому теперь они планируют ввести в систему больше типов молекул, которые позволят выполнять более сложные операции.