Фототранзистор на основе наноплёнок объединяет обработку и хранение визуальных данных

Международная группа исследователей под руководством Ларри Ченга разработала полупроводниковое устройство, которое воспроизводит принципы работы зрительной коры и синапсов человеческого мозга. Работу сотрудников Орегонского университета опубликовал журнал Advanced Functional Materials. Разработка относится к нейроморфным вычислениям и пытается обойти ограничение классической компьютерной архитектуры: в ней обработка данных и их хранение физически разделены.

В обычных компьютерах и системах искусственного интеллекта процессор выполняет вычисления, после чего отправляет результат в оперативную или постоянную память. Миллиарды битов постоянно перемещаются между этими компонентами. Это требует много энергии, перегревает дата-центры и тормозит нейросети, особенно когда им приходится анализировать сложные видеопотоки в реальном времени.

Созданный фототранзистор объединяет оптические и запоминающие свойства в одном материале на основе ультратонких наноплёнок. Он реагирует на световые импульсы разной длины волны и интенсивности и превращает их в стабильные электрические сигналы, так называемые синаптические веса. Устройство может воспроизводить кратковременную и долговременную память и даже управлять «забыванием». Слабые и редкие вспышки света фиксируются ненадолго, а мощный и частый поток постепенно меняет внутреннюю структуру транзистора и переводит его в режим долговременного хранения данных.

В экспериментах нейроморфный чип распознавал сложные геометрические формы и буквы с точностью до 95%. При этом энергии он потреблял в десятки раз меньше, чем традиционные кремниевые процессоры. По словам исследователей, такие фототранзисторы могут лечь в основу энергоэффективных оптических процессоров для робототехники, автономного транспорта и персональной электроники.