نموذج حوسبة جديد يسمى الحوسبة العصبية يحاكي الوظائف التشابكية الأساسية للخلايا العصبية لمحاكاة سلوك الدماغ. اللدونة العصبية، المتصلة بالتعلم والذاكرة ، هي إحدى هذه الوظائف. تسمح هذه اللدونة للخلايا العصبية بتخزين المعلومات أو نسيانها اعتمادًا على طول وتكرار النبضات الكهربائية التي تنشطها.
تبرز بين المواد التي تشبه المشابك العصبية. في الحالة الأخيرة ، يؤدي تطبيق مجال كهربائي إلى إزاحة الأيونات داخل المادة ، مما يؤدي إلى تغيير الخصائص المغناطيسية للمادة.
على الرغم من أن تعديل المغناطيسية في هذه المواد عند تطبيق مجال كهربائي مفهوم جيدًا ، إلا أنه من الصعب التحكم في تطور الخصائص المغناطيسية عند توقف الجهد (أي التطور بعد التحفيز). هذا يجعل من الصعب تكرار بعض العمليات المستوحاة من الدماغ ، مثل الحفاظ على التعلم بشكل فعال حتى عندما يكون الدماغ في حالة نوم عميق (أي بدون تحفيز خارجي).
في دراسة جديدة ، قام علماء من المحدودة اقترح قسم الفيزياء Jordi Sort و Enric Menéndez ، بالتعاون مع ALBA Synchrotron ، والمعهد الكاتالوني لعلم النانو وتكنولوجيا النانو (ICN2) ، و ICMAB ، طريقة جديدة للتحكم في تطور المغنطة في كل من التحفيز وفي مرحلة ما بعد- دول التحفيز.
لقد طوروا مادة مغناطيسية قادرة على تقليد الطريقة التي يخزن بها الدماغ المعلومات. بفضل هذه المادة ، من الممكن تقليد مشابك الخلايا العصبية وتقليدها ، ولأول مرة التعلم الذي يحدث أثناء النوم العميق.
طور العلماء المادة بناءً على طبقة رقيقة من أحادي نيتريد الكوبالت (CoN) حيث يمكن ، من خلال تطبيق مجال كهربائي ، التحكم في تراكم أيونات N عند السطح البيني بين الطبقة والإلكتروليت السائل الذي تم وضع الطبقة فيه.
قال أستاذ الأبحاث في ICREA جوردي سورت ، والبروفيسور سيرا هانتر ، الأستاذ إنريك مينينديز ، "تعمل المادة الجديدة مع حركة الأيونات التي يتحكم فيها الجهد الكهربائي ، بطريقة مماثلة لما لدينا الدماغ، وبسرعة مماثلة لتلك التي تنتج في الخلايا العصبية ، تصل إلى جزء من الألف من الثانية. لقد طورنا مشبكًا اصطناعيًا قد يكون في المستقبل أساسًا لنموذج حوسبة جديد ، بديل للنموذج المستخدم في أجهزة الكمبيوتر الحالية ".
من خلال تطبيق نبضات الجهد ، أصبح من الممكن محاكاة عمليات مثل الذاكرة ، معالجة المعلومات، واسترجاع المعلومات ، ولأول مرة ، التحديث المتحكم فيه للمعلومات بدون جهد مطبق.
تم تغيير سماكة طبقة أحادي نيتريد الكوبالت ، والتي تتحكم في سرعة حركة الأيونات ، وتم تغيير تردد النبض لتحقيق هذا التحكم.
يسمح ترتيب المواد بالتحكم في الخصائص المغناطيسية ليس فقط عند تطبيق الجهد ولكن أيضًا ، لأول مرة ، عند إزالة الجهد. بمجرد اختفاء محفز الجهد الخارجي ، يمكن تقليل أو زيادة مغنطة النظام ، اعتمادًا على سمك المادة وبروتوكول كيفية تطبيق الجهد مسبقًا.
مجموعة واسعة من وظائف الحوسبة العصبية الجديدة ممكنة الآن بسبب هذه النتيجة الجديدة. إنه يوفر وظيفة منطقية جديدة ، على سبيل المثال ، تجعل من الممكن محاكاة التعلم العصبي بعد تحفيز الدماغ أثناء نومنا بعمق. الأنواع الأخرى من المواد العصبية الموجودة حاليًا في السوق لا يمكنها تكرار هذه القدرات.
جوردي سورت وإنريك مينينديز محمد, "عندما يكون سمك طبقة أحادي نيتريد الكوبالت أقل من 50 نانومتر ، وبجهد مطبق بتردد أكبر من 100 دورة في الثانية ، تمكنا من محاكاة دالة منطقية إضافية: بمجرد تطبيق الجهد ، يمكن برمجة الجهاز للتعلم أو النسيان ، دون الحاجة إلى أي مدخلات إضافية للطاقة ، لتقليد الوظائف المشبكية التي تحدث في الدماغ أثناء النوم العميق ، عندما يمكن أن تستمر معالجة المعلومات دون تطبيق أي إشارة خارجية. "
المرجع مجلة:
- زينجوي تان ، جوليوس دي روخاس ، صوفيا مارتينز ، آيتور لوبينديا ، ألبرتو كوينتانا ، ماتيو سيالوني ، خافيير هيريرو مارتين ، جوهان ميرشوت ، أندريه فانتوم ، خوسيه إل.كوستا كرامر ، جوردي سورت ، إنريك مينديز. التحكم في الجهد المحفز والمحفز بعد التحفيز المعتمد على التردد للمغناطيسية في نيتريد المعدن الانتقالي: نحو الأيونات المغناطيسية المستوحاة من الدماغ. آفاق المواد، 2022. DOI: 10.1039 / D2MH01087A
