Ερευνητές στο Washington State University κατασκεύασαν μια συσκευή απόδειξης της ιδέας που περιλαμβάνει ένα από τα κρίσιμα κυκλώματα για νευρομορφικούς υπολογιστές – το memristor – κατασκευασμένο από ένα απίθανο υλικό: το μέλι. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι η έρευνά τους ανοίγει το δρόμο για βιοδιασπώμενα, βιώσιμα, οργανικά συστήματα υπολογιστών που είναι τάξεις μεγέθους πιο αποτελεσματικά από τις συμβατικές αρχιτεκτονικές υπολογιστών.
Για να κατασκευάσουν τη συσκευή, οι ερευνητές επεξεργάστηκαν το μέλι με προέλευση τη μέλισσα σε μια στερεή μορφή που συγκρατείται ανάμεσα σε δύο μεταλλικά ηλεκτρόδια, όπως το πώς οι συνάψεις του εγκεφάλου σας βρίσκονται ανάμεσα σε ζεύγη νευρώνων. Στη συνέχεια, η συσκευή δοκιμάστηκε για την ικανότητά της να ενεργοποιείται και να σβήνει γρήγορα σε ταχύτητες που κυμαίνονται μεταξύ 100 και 500 νανοδευτερόλεπτων των βιολογικών ομολόγων τους – και πέτυχε.
“Πρόκειται για μια πολύ μικρή συσκευή με απλή δομή, αλλά έχει πολύ παρόμοιες λειτουργίες με έναν ανθρώπινο νευρώνα“, δήλωσε ο Feng Zhao, αναπληρωτής καθηγητής της Σχολής Μηχανικών και Επιστήμης Υπολογιστών του WSU. “Αυτό σημαίνει εάν μπορούμε να ενσωματώσουμε εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια από αυτά τα memristor μελιού μαζί, τότε μπορούν να γίνουν ένα νευρομορφικό σύστημα που λειτουργεί σαν τον ανθρώπινο εγκέφαλο“.
Ο νευρομορφικός υπολογισμός βρίσκεται στο σταυροδρόμι μεταξύ της τεχνολογικής και της βιολογικής εξέλιξης. Τα νευρομορφικά σχέδια στοχεύουν να μιμηθούν τη λειτουργία των νευρώνων και των συνάψεων του εγκεφάλου μας (που αναπτύχθηκαν σε εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης) προκειμένου να ξεκλειδώσουν τάξεις μεγέθους βελτιώσεις τόσο στην υπολογιστική ικανότητα όσο και στην απόδοση ισχύος. Η απύθμενη διαφορά στην απόδοση δεν μπορεί να υποτιμηθεί: ο ισχυρότερος υπερυπολογιστής στον κόσμο, ο ιαπωνικός Fugaku με βάση το Arm, καταναλώνει κατά μέσο όρο 28 εκατομμύρια Watt. Ναι, μπορεί να λύσει προβλήματα που ο εγκέφαλός μας δεν μπορεί, αλλά ισχύει και το αντίθετο. Οι σύγχρονοι υπολογιστές εξακολουθούν να στερούνται τη σπίθα της δημιουργικότητας που προέρχεται (τουλάχιστον εν μέρει) από την ικανότητα να συνδυάζουν γνωστές πληροφορίες με νέους τρόπους – ενώ υπολογίζεται ότι καταναλώνουν ισχύ 10 W έως 20 W. Τα Memristors, με την ικανότητά τους να επεξεργάζονται και να αποθηκεύουν δεδομένα, είναι το κλειδί για την επίτευξη συγκρίσιμων επιπέδων απόδοσης.
Τα συμβατικά συστήματα, όπως οι σημερινοί καλύτεροι υπολογιστές παιχνιδιών, βασίζονται στο σχέδιο Von Neumann, μια υπολογιστική αρχιτεκτονική που προτάθηκε το 1945 από τον ομώνυμο δημιουργό της. Αυτά απαιτούν το υπολογιστικό σύστημα να σχεδιάζεται με μηχανισμούς εισόδου, όπως πληκτρολόγιο, ποντίκι ή οθόνη αφής, παράλληλα με ένα μέσο εξόδου (όπως η οθόνη του υπολογιστή σας). Και για να επεξεργαστούν τις εισόδους και να τις μετατρέψουν στην επιθυμητή έξοδο, οι αρχιτεκτονικές Von Neumman περιλαμβάνουν CPU και τράπεζες αποθήκευσης δεδομένων, όπως εσωτερικές κρυφές μνήμες (που αυξάνονται σε μέγεθος όσο περνούν τα χρόνια) και εξωτερικές τράπεζες μνήμης (όπως π.χ. RAM). Αυτό τους επιτρέπει να αποθηκεύουν τόσο τα ενδιάμεσα όσο και τα τελικά αποτελέσματα του υπολογισμού, καθώς και τα κρίσιμα σύνολα εντολών που καθοδηγούν τα τρανζίστορ της CPU σε όλο το φόρτο εργασίας τους.
