Gennembrud: Forskere laver hjernechip baseret på lys

Der er fuld fart på udviklingen af processorer, som efterligner den måde en dyrehjerne fungerer på med henblik på at processere og gemme data.

Senest har et forskerhold fra universiteterne ved Oxford og Exeter i Storbritannien og Münster i Tyskland stået for et banebrydende gennembrud ved at udvikle såkaldte 'fotoniske' kredse, der bruger lys i stedet for elektricitet, og som efterligner den måde, hjernens synapser fungerer på. En synapse er kontaktfladen mellem to nerveceller i hjernen.

»Udviklingen af ​​computere, der fungerer mere som den menneskelige hjerne, har været 'den hellige gral' i årtier. Via et netværk af neuroner og synapser kan hjernen samtidig behandle og lagre store mængder information ved et energiforbrug på kun 10 til 30 watt. Konventionelle computere kommer ikke i nærheden af denne ydeevne,« udtaler professor Harish Bhaskaran fra Oxford University, som har ledet holdet, til Phys.org.

Hastighed på tusind gange den menneskelige hjerne

Forskerne benyttede materialer, der kan ændre fase, på samme måde som det kendes fra skrivbare optiske diske. De blev kombineret med specialdesignede integrerede fotoniske kredsløb, som kan respondere på samme måde som en biologisk synapse.

De fotoniske synapser kan arbejde med hastigheder, som er tusind gange hurtigere end dem i den menneskelige hjerne. Det kan ifølge forskerne bane vej for en ny computer-æra, hvor maskiner arbejder og tænker på samme måde som den menneskelige hjerne, samtidig med at de udnytter fotonsystemernes hastighed og energieffektivitet.

»Elektroniske computere er relativt langsomme, og jo hurtigere vi laver dem, desto mere strøm bruger de. Konventionelle computere er også temmelig dumme med ingen af ​​de evner til indlæring og parallelbehandling, som den menneskelige hjerne har. Vi løser begge problemer her - ikke kun ved at udvikle ikke kun nye hjernelignende computerarkitekturer, men også ved at arbejde med optik for at udnytte de enorme hastigheder og strømeffektivitet, som den kommende fotoniske revolution vil byde på,« uddyber professor C. David Wright fra University of Exeter.

Forskningen er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Science Advance.

Intel på vej med hjernechip i silicium

Tidligere i denne måned meddelte chip-producenten Intel, at virksomheden er på vej med en ny eksperimentel chip, der ligeledes efterligner det netværk, som findes i en dyrehjerne. Denne såkaldte ‘neuromorfiske chip’ bygger på konventionel FinFET-chipteknologi. Ifølge Intel kan kredsen repræsentere 130.000 neuroner og 130 millioner synapser.

Intels chip benytter en såkaldt 'asynchronous spiking model' som ligger tættere på dyrehjerner end andre modeller for neurale netværk. Denne chip efterligner hjernens funktionsmåde ved at indlære sine operationer baseret på flere feedback-tilstande fra det omgivende miljø. Sådanne systemer skal ikke trænes på den traditionelle måde og kan forbedre sit resultat over tid.