Na de Universiteit Twente meldt nu ook een groep van Zwitserse en Italiaanse onderzoekers een doorbraak bij de ontwikkeling van breinachtige computers. Een team van Empa, ETH Zürich en Politecnico di Milano is vergevorderd met een nieuw type computer-component dat qua werking gelijkenis vertoont met het menselijk brein.
De onderzoekers hebben zogenoemde ‘memristors’ ontwikkeld, componenten die de opslag en verwerking van informatie combineren. Dat is reuzehandig want bij een scheiding tussen geheugen en processor moeten data heen en weer worden getransporteerd. Die overdracht kost tijd en energie. Zeker nu we in het tijdperk van artificiële intelligentie (ai) en machine leren belanden, is nieuwe hardware hard nodig. Rekencentra, computers en andere elektronica zijn grote slokops van energie.
Veel onderzoekers richten zich daarom op nieuwe computerarchitecturen die zijn gemodelleerd naar het menselijk brein. Hoewel de mens niet zo snel kan rekenen als een computer, zijn we wel in staat moeiteloos complexe informatie van verschillende sensoren zoals oog, neus en oor te verwerken. Ook kan de mens leren van eerdere ervaringen. Daarbij werken de hersenen buitengewoon efficiënt.
De Zwitsers-Italiaanse onderzoeksgroep heeft nu een memristor ontwikkeld die krachtiger is dan zijn voorgangers en ook gemakkelijker valt te vervaardigen. De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.
Perovskieten
De nieuwe memristors zijn gebaseerd op halogenide perovskiet nanokristallen, een halfgeleidermateriaal dat bekend is uit de productie van zonnecellen. Deze perovskieten zijn makkelijker te maken omdat ze kristalliseren bij lage temperaturen. Bovendien vereisen de nieuwe memristors niet de complexe preconditionering door toepassing van specifieke spanningen die vergelijkbare apparaten nodig hebben voor dergelijke computertaken. Hierdoor zijn ze sneller en energiezuiniger.
De technologie is echter nog niet klaar voor implementatie. De nieuwe memristors zijn moeilijk te integreren met bestaande computerchips. Perovskieten zijn namelijk (nog) niet bestand tegen temperaturen van vier- tot vijfhonderd graden die nodig zijn om silicium te verwerken. Maar volgens Daniele Ielmini, professor aan de Politecnico di Milano, is die integratie de sleutel tot het succes van nieuwe hersenachtige computertechnologieën. ‘Ons doel is niet om de klassieke computerarchitectuur te vervangen,’ legt hij uit. ‘In plaats daarvan willen we alternatieve architecturen ontwikkelen die bepaalde taken sneller en energiezuiniger kunnen uitvoeren.’
Ook de Universiteit Twente werkt in die richting. Prof. dr. Christian Nijhuis ontwikkelde een nieuw type moleculaire schakelaar dat kan leren van eerder vertoond gedrag. Hij liet zich eveneens inspireren door het menselijk brein die alleen de hersencellen en synapsen gebruikt waar pulsjes langslopen.
