Teadlased Uurivad Bioloogiliselt Inspireeritud Elektroonika Materjale

2023 Autor: Hannah Pearcy | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-08-25 03:37

Digitaalne revolutsioon ja tehisintellekti kasvav kasutamine on muutuvad tehnoloogiad ja meie ühiskond. Kuid see käib käsikäes pidevalt kasvava energiavajaduse ja üha suurema süsinikdioksiidi heitkogusega.

IT-riistvara tarbib kolmandiku elektrienergiast

TLÜ teatel tarbib kogu maailmas IT-rakendustes kasutatav riistvara juba kolmandikku kogu maailmas toodetavast elektrienergiast - ja trend on tõusuteel: Teadusprognooside kohaselt toimub kogu globaalne elektrienergia tootmine umbes 15 aasta pärast enam IT-riistvara energiavajaduse katmiseks ei piisa.

Suurem energiatõhusus neuromorfsete elektrooniliste süsteemidega

Ilmenau tehnikaülikooli teadlased tuginevad seetõttu nn neuromorfsetele elektroonilistele süsteemidele, mis lubavad palju suuremat energiatõhusust kui tänapäeva elektroonika. Neis bioloogiast inspireeritud elektroonilistes süsteemides on meeldejäävad materjalid keskne element. Need "mälu" abil võimaldavad need intelligentsed materjalid, bioloogiliste süsteemide õppimis- ja mäluprotsessid tehnilist kopeerimist. Sõna memristiv koosneb ingliskeelsest sõnast "memory" mälu jaoks ja "takisti" elektritakistuse jaoks.

Simuleerida teabe töötlemist närvirakkude vahel

Selliseid niinimetatud meeldejäävaid materjale saab kasutada elektrooniliste komponentide tootmiseks, mis simuleerivad närvirakkude vahelist bioloogilise teabe töötlemist. See peaks võimaldama rakendada energiatõhusat elektroonikat, mis annab olulise panuse ülemaailmse süsinikdioksiidi koormuse vähendamisse. Ühisprojekti "Neuromorfse elektroonika mälestusmaterjalid (Memwerk)" rahastab Carl Zeissi fond programmi "Läbimurded" raames, eraldades selleks viieks aastaks 4,5 miljonit eurot.

Nutikad materjalid neuromorfse elektroonika jaoks

Koostööprojektis "Neuromorfse elektroonika mälestusmaterjalid (Memwerk)" uurivad materjaliteaduse, arvutiteaduse ning elektrotehnika ja infotehnoloogia teadlased, kuidas bioloogiliste süsteemide infotöötlust saaks muuta energiatõhusateks tehnilisteks süsteemideks.

Uurimisprojekti eesmärk on neuromorfse elektroonika jaoks kohandatud intelligentsed mälestusmaterjalid. Projekti teadusdirektor prof Ziegler on kindel, et mälestuskomponente saab tulevikus kasutada väga energiatõhusate süsteemide väljatöötamiseks: „Saame tehniliselt täpsemini kui kunagi varem infotöötluse, õppimise ja mälu kujundamise bioloogilisi paradigmasid. ja luua infotehnoloogia jaoks täiesti uued võimalused."

Materjalianalüüs kohandatud elektrooniliste komponentide jaoks

Teoreetilises ja eksperimentaalses töös viib 26-st teadlasest koosnev rühm kuuest erialavaldkonnast TLÜ Ilmenau linnas läbi ulatuslikud materjalianalüüsid, kujundab uuenduslikke närvivõrgustruktuure, töötab välja mälumaterjale ja modelleerib ning valmistab nendest materjalidest elektroonilisi komponente energiatõhusate neuromorfsete vooluringide rakendamiseks.

Teadlased töötavad välja ka memriseerivate materjalide digitaalse kaardistamissüsteemi, mis seob otseselt materjali sünteesi ja komponentide arendamise materjaliomadusi ja tehnoloogilisi parameetreid neuromorfsete vooluringide omaduste ja jõudlusparameetritega. Sellest lähenemisest loodavad teadlased kohandada materjale neuromorfse elektroonika jaoks.

Neuromorfsed andurid

Robot, mis mõtleb nagu inimene

Kunstlik nahk