Энергоэффективная настройка спинтронных нейронов

Человеческий мозг эффективно выполняет очень сложные задачи, такие как распознавание изображений и речи, с исключительно низким бюджетом энергии, чем современные компьютеры. Поэтому разработка энергоэффективных и настраиваемых искусственных нейронов, способных имитировать процессы, вызванные мозгом, была основной целью исследований на протяжении десятилетий.

Исследователи из Университета Гетеборга и Университета Тохоку совместно сообщили о важном экспериментальном достижении в этом направлении, продемонстрировав новый управляемый напряжением спинтронный СВЧ-генератор, способный точно имитировать нелинейные колебательные нейронные сети человеческого мозга.

Как сообщает биржа криптовалют yobit, исследовательская группа разработала спинтронный генератор, управляемый напряжением, свойства которого можно сильно настраивать с незначительным потреблением энергии. «Это важный прорыв, поскольку эти так называемые спин-холловские нано-осцилляторы (SHNO) могут действовать как взаимодействующие нейроны на основе осцилляторов, но до сих пор им не хватало схемы энергоэффективной настройки – важной предпосылки для обучения нейронных сетей когнитивным способностям. нейроморфные задачи », – заявил Сюнсуке Фуками, соавтор исследования. «Расширение разработанной технологии может также управлять настройкой синаптических взаимодействий между каждой парой спинтронных нейронов в большой сложной колебательной нейронной сети».

Ранее в этом году группа Йохана Окермана из Университета Гетеборга впервые продемонстрировала двумерные взаимно синхронизированные массивы, вмещающие 100 SHNO и занимающие площадь менее одного квадратного микрона. Сеть может имитировать взаимодействие нейронов в нашем мозгу и выполнять когнитивные задачи. Однако основным узким местом в обучении таких искусственных нейронов для получения различных ответов на разные входные данные было отсутствие схемы для управления отдельным генератором внутри таких сетей.

Группа Йохана Окермана объединилась с Хидео Оно и Шунсуке Фуками из Университета Тохоку для разработки спинового нано-осциллятора Холла в форме галстука-бабочки, сделанного из ультратонкого стека материалов W / CoFeB / MgO с дополнительной функциональностью затвора, управляемого напряжением, над колеблющимся область. Используя эффект, называемый магнитной анизотропией, управляемой напряжением (VCMA), можно напрямую управлять магнитными и магнитодинамическими свойствами ферромагнетика CoFeB, состоящего из нескольких атомных слоев, для изменения частоты микроволн, амплитуды, затухания и, таким образом, порогового тока. ШНО.

Исследователи также обнаружили гигантскую модуляцию демпфирования SHNO до 42% при использовании напряжений от -3 до +1 В в геометрии с завязкой-бантиком. Таким образом, продемонстрированный подход способен независимо включать и выключать отдельные генераторы в большой синхронизированной колебательной сети, управляемой одним глобальным током возбуждения. Полученные данные также ценны, поскольку они раскрывают новый механизм релаксации энергии в узорчатых магнитных наноструктурах.

Фуками отмечает, что «с легкодоступным энергоэффективным независимым контролем динамического состояния отдельных спинтронных нейронов мы надеемся эффективно обучить большие сети SHNO для выполнения сложных нейроморфных задач и масштабировать схемы нейроморфных вычислений на основе осцилляторов до гораздо больших размеров сетей. “

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий