Показать меню
25 май 12:32Политика

Сверхпроводниковый аналог нейрона создан при помощи золотых нанопроводов

Сверхпроводниковый аналог нейрона создан при помощи золотых нанопроводов

Учеными МФТИ и МГУ им. М. В. Ломоносова найден перспективный вариант использования нанопроводов из золота для реализации сверхпроводниковых аналогов нейронов, сообщает пресс-служба МФТИ.

Одной из основных проблем моделирования нейрофизиологических процессов является недостаточное количество нейронов и синапсов в современных нейроморфных процессорах Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS), поскольку их увеличение ведет к большому энергопотреблению и тепловыделению в таких системах. «Лучшие на сегодня нейроморфные системы имитируют сети, состоящие примерно из одного миллиона нейронов и четверти миллиарда синапсов. Однако самые амбициозные биологические проекты ставят цели достичь 10 миллиардов нейронов и 100 триллионов синапсов. Стремление к такой высокой сложности требует решений на основе новых физических принципов передачи и обработки сигналов. Мы исследовали двух- и трехпереходные сверхпроводящие квантовые интерферометры с джозефсоновскими контактами на основе золотых нанопроволок», — говорит директор Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ Василий Столяров.

Применение сверхпроводящих материалов уже используют при разработке искусственных нейронов. Переключение джозефсоновского перехода (контакта сверхпроводников через прослойку диэлектрика) обеспечивает генерацию квантованного всплеска напряжения. Форма этого всплеска может быть близка к той, которая возникает в нейрофизиологических процессах. При этом искусственный нейрон можно реализовать с помощью всего двух джозефсоновских контактов. Это на порядок меньше, чем в технологии, реализуемой с помощью транзисторов в нейроморфных процессорах  CMOS. 

Ученые из Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ с коллегами разработали джозефсоновские структуры на основе нанопроводов для реализации сверхпроводящих биоинспирированных нейронов. Дополнительно была разработана схема сверхпроводящего искусственного нейрона, позволяющая работать в режимах, соответствующих важной биологической активности, отсутствующей в ранее предложенных устройствах. Проведенные эксперименты показали, что нанопровода из золота могут использоваться как слабая связь для наноразмерных джозефсоновских контактов. Сверхпроводящий контур с двумя такими контактами может работать как «биоподобный» нейрон в быстродействующих и энергоэффективных комплексах моделирования нейрофизиологической активности. Замена одного из джозефсоновских контактов на двухконтактный интерферометр позволила добиться для биоподобного нейрона специальных режимов работы, моделирующих поведение биологической системы в случае заболеваний или под действием медикаментов.

Биологический нейрон и его искусственный аналог из сверхпроводящего материала. Источник: Olga V. Skryabina et al./Nanomaterials 2022

«Предлагаемый нейрон способен имитировать биологическую активность, соответствующую типичной реакции нейрона на обычную внешнюю стимуляцию, а также на допороговое раздражение. Кроме того, он имитирует режим травмы — биофизическую аномалию, вызванную различными нервными заболеваниями и повреждениями нейронов, и взрывной режим», — рассказывает доцент МГУ им. М. В. Ломоносова Николай Кленов.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда. По материалам исследований опубликована статья в журнале Nanomaterials.

По материалам: polit
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Лента новостей
Экстракт родиолы розовой снизил уровень сахара в крови у мышей09:16На дне реки в городе Любек нашли остатки ганзейского торгового судна XVII века14:16Китай обогнал США по количеству публикаций научных исследований12:16В горах Танзании открыт новый вид орхидей10:32В США и Европе начинаются крупные клинические испытания вакцины против болезни Лайма14:48Открыт новый вид гигантских глубоководных изопод13:32Почувствуйте себя владельцем игорного заведения11:30Преимущества пластиковых окон от производителя компании "Окна БНВ"11:25Обучение собственных сотрудников для оптимизации расходов на продвижение11:20Бражник мертвая голова не сбивается с курса даже при ветровых помехах10:16Новая вакцина защитит от коронавируса и гриппа14:48Эффективность усвоения лекарств зависит от положения тела14:32Новый фермент поможет очистить фрукты от распространенного грибкового токсина12:00Редкий вид колибри был встречен в первый раз за тринадцать лет10:00Вулкан на островах Тонга выбросил в атмосферу рекордное количество водяного пара11:32В Турции найден античный рельеф с изображением гибели Актеона09:16Последняя из салемских ведьм оправдана спустя 329 лет после осуждения16:16В Италии археологи обнаружили сделанные из бронзы человеческие органы12:48
Популярные новости