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能存储并处理数据的蜂蜜忆阻器问世

作者: 2022-04-19 16:34 来源:科技日报 刘霞
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  美国华盛顿州立大学工程师在《物理学杂志D》上发表论文称,他们利用蜂蜜研制出了一款忆阻器。这是一种类似于晶体管的组件,不仅可处理数据,还可存储数据。未来,他们或许能将数以百万计或数十亿计的蜂蜜忆阻器整合在一起,创建出一款功能与人脑非常相似的神经形态计算机系统。

  研究人员解释说,传统计算机系统基于冯·诺依曼体系结构,包括输入、输出设备、中央处理器以及存储器等,所有信息的输入、输出和处理过程需要消耗大量能量,如日本“富岳”超级计算机的运行功率超过28兆瓦,而大脑的运行功率仅为10—20瓦。此外,人脑拥有1000多亿个神经元,还有1000万亿个连接这些神经元的突触,每个神经元都可以处理和存储数据,这使人脑比传统计算机效率更高,神经形态计算机旨在模拟人脑,其比传统计算机运行速度更快、功耗更低,因此被誉为计算的未来。

  包括英特尔和IBM在内的几家公司已经发布了神经形态芯片,尽管每款芯片拥有超过1亿个“神经元”,但与人脑中神经元的数量相比相形见绌。此外,许多开发者仍在使用一些不可再生的有毒材料开发这样的设备。鉴于此,本研究通讯作者、工程与计算机日本无线码2021免费学院副教授赵峰(音译)等人一直在为这种新型计算机寻找可生物降解和可再生的解决方案,最终发现了蜂蜜的潜力。

  在最新研究中,赵峰团队将蜂蜜加工成固体并夹在两个金属电极之间,制造出这款微米尺度的蜂蜜忆阻器,他们计划进一步缩小尺寸到纳米尺度,并将数百万甚至数十亿蜂蜜忆阻器整合在一起,形成一个完整的神经形态计算系统。

  赵峰说:“蜂蜜不易变质,水分浓度非常低,因此细菌无法在其中生存,这意味着这些计算机芯片将在很长一段时间内保持稳定。而且,新开发出的蜂蜜忆阻器芯片应该能耐受神经形态系统产生的较低热量。此外,它还将减少电子垃圾——要处理用蜂蜜制成的电脑芯片设备时,将它们溶解在水中就行。”

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