Магнитният материал имитира обучението, което се случва в мозъка по време на дълбок сън.
Изследователите са разработили материал, който може да повтори начина, по който мозъкът съхранява информация. Материалът работи, като копира синапсите на невроните, което му позволява да имитира обучение, което се случва по време на дълбок сън.
Екипът от изследователи от Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) изгражда магнитния материал, използвайки вид изчисление, наречено невроморфно изчисление.
Невроморфното изчисление е изчислителна концепция, която използва изкуствени неврони, за да имитира поведението на мозъка и синаптичните функции или комуникационните сигнали на невроните.
Една имитация на мозъчната функция е невронната пластичност, която е „способността да съхранявате информация или да я забравяте в зависимост от продължителността и повторението на електрическите импулси, които стимулират невроните“, както се посочва в проучването. Тази форма на пластичност е свързана с паметта и ученето.
Проучването е публикувано в списание Materials Horizons.
Материали, които подражават на ученето
Изследователският екип открива определени материали, които имитират невронни синапси. Материалите включват мемрезистивни (електронна памет) материали, фероелектрици, материали с памет за промяна на фазата, топологични изолатори и магнито-йонни материали.
Екипът отбелязва, че магнито-йонните материали са най-новите материали и се образуват от промени в магнитните свойства, които се получават от движението на йони или атоми в материала.
Движението се причинява от прилагане на електрическо поле към йоните. В магнито-йонните материали изследователите знаят как се контролира магнетизмът, когато се приложи електрическо поле, но е трудно да се контролира развитието на магнитните свойства, когато напрежението е спряно.
Това затруднява имитирането на функционирането на мозъка, като например процеса на учене, който се случва дори когато мозъкът е в състояние на дълбок сън и няма външна стимулация.
Проучването
Проучването е ръководено от изследователите на UAB Department of Physics Jordi Sort и Enric Menéndez, в сътрудничество с ALBA Synchrotron, Каталонския институт по нанонаука и нанотехнологии (ICN2) и ICMAB. Екипът предложи нов начин за контролиране на еволюцията на магнетизацията в стимулираните и постстимулни състояния на мозъчното функциониране.
Екипът открива, че могат да имитира процеси като памет, обработка на информация, извличане на информация чрез прилагане на импулси на напрежение. Също така, за първи път те могат да имитират контролирано актуализиране на информация без прилагане на напрежение.
Контролът, използван в изследването, е създаден чрез модифициране на дебелината на слоевете от кобалтов мононитрид (CoN) – което определя скоростта на движение на йоните – и честотата на импулсите от волта.
Настройката на материала позволява магнито-йонните свойства да се контролират както при прилагане на напрежението, така и при премахване на напрежението.
Резултатите от изследването
Новите резултати отварят цял набор от възможности за невроморфни изчислителни функции, създавайки ефективност във възприятието, ученето и паметта с помощта на невронни мрежи.
Изследователите споменават значението на изследването и имитирането на мозъчната функция. „След като бъде приложено напрежението, устройството може да бъде програмирано да учи или да забравя, без необходимост от допълнителен вход на енергия, имитирайки синаптичните функции, които се извършват в мозъка по време на дълбок сън, когато обработката на информация може да продължи без прилагане на какъвто и да било външен сигнал“, заявиха Сорт и Менендес.
Източник: InterestingEngineering
