211service.com
Zachowanie synaptyczne uchwycone przez nowy projekt obwodu memristor
Od lat 70. inżynierowie elektronicy wiedzieli, że istnieją cztery podstawowe elementy składowe obwodów elektronicznych: rezystory, kondensatory, cewki indukcyjne i memrystory (zasadniczo zmienne rezystory z pamięcią). Jednak memrystorowie mieli wokół siebie atmosferę mitologii aż do zeszłego roku, kiedy grupa naukowców z HP Labs w Kalifornii ogłosiła, że odkryli je po raz pierwszy.
Od tego czasu wielu innych twierdziło, że przez lata bawiło się pamięcią (chociaż nikt nie zauważył, co robili do tej pory). W rzeczywistości okazuje się, że synapsy między neuronami zachowują się dokładnie tak, jak memrystory. Rodzi to możliwość, że memrysty mogą być połączone ze sobą w sposób, który naprawdę naśladuje okablowanie ludzkiego mózgu.
Jedną z cech definiujących połączenia między neuronami jest to, że stają się one silniejsze, gdy neurony razem aktywują się; stąd fraza neurony, które aktywują się razem, łączą ze sobą, zjawisko znane również jako uczenie Hebbowskie. Różne eksperymenty wykazały, że efekt ten jest najbardziej wyraźny na początku procesu uczenia się, kiedy wzrost siły połączenia jest największy. Późniejsza nauka jedynie wzmacnia powiązania
Jest to nieco sprzeczne z rzeczywistym zachowaniem memrystorów, mówią Farnood Merrikh-Bayat i Saeed Bagheri z Uniwersytetu w Teheranie w Iranie. Mówią, że w pojedynczym memristorze łączącym dwa neurony memristor maleje po przyłożeniu napięcia, które zwiększa prąd, co z kolei powoduje dalszy spadek memristanu, w rodzaju pozytywnego sprzężenia zwrotnego.
Niższa memristancja pozwala na przepływ większego prądu, co z pewnością zwiększa wytrzymałość połączenia zgodnie z oczekiwaniami, ale jest problem. Efekt pozytywnego sprzężenia zwrotnego oznacza, że późniejsze sygnały mają większy wpływ na połączenie niż wcześniejsze, co jest odwrotnością sposobu łączenia się prawdziwych neuronów, gdzie wcześniejsze sygnały mają najsilniejszy wpływ.
Merrikh-Bayat i Bagheri mają proste rozwiązanie: użyj dwóch memrystorów szeregowo. Uważne dobranie ich memristan pozwala im mniej lub bardziej dokładnie odtworzyć wzmocnienie synaps typu hebbowskiego.
To może okazać się przydatnym spostrzeżeniem. Powstają już pierwsze chipy neuromorficzne, które wykorzystują pamięć do naśladowania zachowania synaps. Niewielka zmiana w ich konstrukcji może mieć duże znaczenie.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1008.3450 : Wąskie gardło używania pojedynczego memrystora jako synapsy i jego rozwiązania