پژوهشگرانی از آمریکا و ژاپن یک سیناپس سنتزی برای استفاده در تجهیزات محاسباتی طراحی کرده‌اند که از عملکرد سیناپس‌های مغز انسان تقلید می‌کند. این سیناپس نانومقیاس سولفید نقره، یا – سوئیچ اتمی – نشانگر درجه‌ای از حافظه کوتاه‌مدت و بلندمدت است که تا پیش از این در افزاره‌های حالت جامد دیده نشده است.
تقلید سیناپس سنتزی از حافظه پویا در مغز انسان
پژوهشگرانی از آمریکا و ژاپن یک سیناپس سنتزی برای استفاده در تجهیزات محاسباتی
طراحی کرده‌اند که از عملکرد سیناپس‌های مغز انسان تقلید می‌کند. این سیناپس
نانومقیاس سولفید نقره، یا “سوئیچ اتمی” نشانگر درجه‌ای از حافظه کوتاه‌مدت و
بلندمدت است که تا پیش از این در افزاره‌های حالت جامد دیده نشده است.
در مغز، سیناپس‌ها محل اتصال بین سلول‌های عصبی هستند و انتقال پیام‌های الکتریکی
را از یک عصب به عصب دیگر ممکن می‌کنند. این سیناپس سولفید نقره، با تقلید از آن،
از دو الکترود فلزی که با یک شکاف نانومقیاس از هم جدا شده‌اند تشکیل، می‌شود. این
پژوهشگران در مطالعات‌شان یک ولتاژ، یا یک “پیغام الکتریکی”، را به این افزاره در
دو بازه زمانی متفاوت اعمال کردند – یکی که در آن پالس ورودی در هر ۲۰ ثانیه تکرار
می‌شود (تکرار پایین‌تر) ، و دیگری که در هر دو ثانیه تکرار می‌گردد (تکرار بالاتر)
.
در آهنگ تکرار پایین‌تر، این سیناپس مستقیماً بعد از هر ورودی به یک حالت رسانایی
بالاتر می‌رسد، ولی این حالت به سرعت به طور خودبه‌خودی از بین می‌رود. این وضعیت
نشانگر خاصیت شکل‌پذیری کوتاه‌مدت (STP) یک سیناپس انسان است. با اینحال، در آهنگ
تکرار بالاتر به طور دائمی به حالت رسانایی بالاتر گذار کرده و به طور موفقیت‌آمیزی
مکانیسم پتانسیل‌سازی طولانی مدت (LTP) یک سناپس انسان را تقلید می‌کند.
این پژوهشگران می‌گویند که فعالیت STP و LTP این سیناپس سنتزی با مدل‌های روان
شناختی از مغز انسان تطابق دارد – که شامل حافظه کوتاه‌مدت و بلندمدت است – و می‌تواند
بدون نیاز به پیش برنامه‌دهی بیرونی یا نرم‌افزار مقیاس‌پذیری که اخیرا در سیستم‌های
شبکه عصبی مصنوعی استفاده می‌شود، بدست آید.
این پژوهش نشان‌دهنده یک پیشرفت مهم در راستای ساخت سیستم‌های عصبی مصنوعی است که
ویژگی‌های حافظه و درک انسان را تقلید می‌کند و می‌تواند تأثیر بسزایی روی طراحی
آتی معماری رایانه‌ها داشته باشد.
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature Materials منتشر
کرده‌اند.
