"Муаровый" графен превратили в сверхэкономичный аналог нейрона

ТАСС, 20 декабря. Американские физики разработали рукотворный аналог нервных окончаний на базе так называемого "муарового" графена - набора из нескольких слоев этого двумерного материала, которые повернуты под определенным углом по отношению друг к другу. Эти аналоги нейронов тратят рекордно мало энергии для обработки данных, сообщает пресс-служба Северо-Западного университета США.

"В мозге человека, в отличие от современных компьютеров, хранение и обработка информации происходит в одних и тех же клетках, что на несколько порядков повышает энергоэффективность вычислений. Созданный нами синаптический транзистор также позволяет одновременно хранить и обрабатывать данные подобно тому, как это происходит в мозге", - заявил профессор Северо-Западного университета Марк Эрсам, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как отмечают исследователи, физики сейчас пытаются воспроизвести уникальные свойства нейронов, используя так называемые мемристоры - резисторы с эффектом памяти. Они отличаются от обычных резисторов тем, что сопротивление мемристора зависит от того, как до этого через него проходил ток. Благодаря этому мемристор обладает "памятью" и способностью менять записанные в нем данные, что сближает его по свойствам с нервными окончаниями.

Несмотря на большие успехи в этой области, существующие аналоги нейронов или не отличаются высокой эффективностью работы, или же функционируют только при сверхнизких температурах, что ограничивает их практическое применение. Ученые выяснили, что эту проблему можно решить, если использовать в качестве основы для аналогов нейронов один из недавно открытых наноматериалов, так называемый "муаровый" графен.

Он представляет собой набор из двух или более слоев графена, повернутых по отношению друг к другу таким образом, что электроны внутри каждого двумерного слоя атомов начинают особым образом взаимодействовать друг с другом. Физики обнаружили, что комбинация из "муарового" графена и гексагонального нитрида бора, еще одного двумерного материала, ведет себя как мемристор, работой которого можно управлять при помощи очень небольших порций энергии даже при комнатной температуре.

Эти структуры, которые ученые назвали "синаптическими транзисторами", были успешно использованы физиками для создания аналога компьютерной нейросети, способной искать сходство между наборами из цифр и символов. Каждый узел этой сети потреблял около 20 пиковатт энергии (тысячных долей нановатта), что является рекордно низким значением. Это позволяет использовать "синаптические транзисторы" для создания очень экономичных и мощных нейроморфных компьютеров, считают ученые.