Электроника будущего может стать компактнее и энергоэффективнее благодаря платформе, созданной в Массачусетском технологическом институте. Устройство объединяет вычисления и хранение данных в одном наноразмерном элементе, используя механические свойства мягких полимеров.
Традиционная электроника разделяет обработку информации и память на разные компоненты. Исследователи пошли иным путем: они использовали механическую реакцию полимеров на наноуровне — изменение структуры под воздействием силы. Это позволило создать крошечные устройства, которые запоминают и обрабатывают информацию, имитируя нейроны мозга.
Вдохновением послужили биологические системы. У осьминога две трети нейронов расположены в щупальцах, что позволяет обрабатывать информацию локально, без обращения к центральному мозгу.
Сложные и взаимосвязанные явления на наноуровне могут открыть огромные возможности для новых подходов к обработке информации и интеграции множества функций, таких как вычисления, восприятие и приведение в действие. Это может обеспечить уровень энергоэффективности, автономии и реконфигурируемости наноразмерных устройств и систем, которого сложно достичь с помощью традиционных вычислительных платформ
Главной проблемой на наноуровне были адгезионные силы: когда две поверхности оказываются слишком близко, они притягиваются и разъединить их невозможно. Решением стала пленка из мягкого полимера полидиметилсилоксана (ПДМС) толщиной всего 2 нм между металлическими электродами. Мягкий материал работает как нанопружина, уравновешивая силы сцепления.
При подаче напряжения пластины сближаются, сжимая полимер и меняя ток. ПДМС — вязкоупругий материал: после сжатия ему нужно время на восстановление. Устройство накапливает стимул, а при достижении порогового значения «возбуждается», как настоящий нейрон, затем возвращается в исходное состояние.
Поскольку вычисления и память объединены без внешних компонентов вроде конденсаторов, платформа обеспечивает энергоэффективность при минимальных размерах. Статья опубликована в журнале Science Advances.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ИИ смог уменьшить компоненты фотонного чипа в 500 раз.