सार:
जर्मनी में वुर्जबर्ग विश्वविद्यालय की एक शोध टीम ने एक ऑक्साइड इंटरफ़ेस इलेक्ट्रॉनिक उपकरण विकसित किया है जो सर्किट कनेक्शन विधि के अनुसार तीन मोड: ट्रांजिस्टर, मेमरिस्टर और मेमकैपेसिटर के बीच स्विच कर सकता है। नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित शोध, कंप्यूटिंग, मेमोरी और सिग्नल प्रोसेसिंग को एक ही सामग्री प्लेटफॉर्म में एकीकृत करने की संभावना को प्रदर्शित करता है, जो मस्तिष्क-प्रेरित कंप्यूटिंग हार्डवेयर के लिए नए प्रयोगात्मक समाधान प्रदान करता है।
डिवाइस लैंथेनम एल्यूमीनियम ऑक्साइड (LaAlO₃) और स्ट्रोंटियम टाइटेनेट (SrTiO₃) से बना है। दोनों सामग्रियां अलग-अलग इंसुलेटर हैं, लेकिन संपर्क इंटरफ़ेस अर्ध-द्वि-आयामी इलेक्ट्रॉन गैस की एक बेहद पतली परत बना सकता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों को इंटरफ़ेस के साथ चलने की इजाजत मिलती है। शोधकर्ताओं ने नैनोवायर संरचना बनाने के लिए पार्श्व द्वारों के माध्यम से इस प्रवाहकीय चैनल को नियंत्रित किया; प्रायोगिक उपकरण का प्रवाहकीय चैनल लगभग 100 नैनोमीटर चौड़ा था, और चैनल और गेट के बीच की दूरी लगभग 400 नैनोमीटर थी।
विभिन्न वायरिंग और वोल्टेज स्थितियों के तहत, एक ही उपकरण ट्रांजिस्टर, मेमरिस्टर या मेमकैपेसिटर के रूप में व्यवहार कर सकता है। ट्रांजिस्टर विद्युत धारा को नियंत्रित करते हैं; मेमरिस्टर्स प्रतिरोध में परिवर्तन के माध्यम से विद्युत सिग्नल इतिहास को बनाए रखते हैं; और मेमकैपेसिटर पिछले इनपुट के जवाब में कैपेसिटेंस स्थिति को बदलने की अनुमति देते हैं। ऐसा "मेमोरी" प्रभाव सर्किट को लगातार दालों के अनुक्रम पर अलग-अलग प्रतिक्रिया देने की अनुमति देता है, और अनुसंधान टीम ने तदनुसार एक रिजर्व पूल गणना सर्किट बनाया।
शोधकर्ताओं ने 0 से 9 तक की संख्या पहचान को प्रदर्शित करने के लिए 5×4 पिक्सेल की काली और सफेद छवि का उपयोग किया, छवि की प्रत्येक पंक्ति को पल्स इनपुट में परिवर्तित किया, और फिर विभिन्न राज्य विशेषताओं को बनाने के लिए डिवाइस आउटपुट का उपयोग किया, और बाद की वर्गीकरण परत ने संख्या का आकलन किया। परीक्षण में उपकरणों की एक आरक्षित पूल सरणी का उपयोग किया गया और आउटपुट परत को प्रशिक्षित किया गया; यह एक विशिष्ट कार्य का हार्डवेयर प्रदर्शन है और इसका मतलब यह नहीं है कि किसी एक घटक में सामान्य कृत्रिम बुद्धिमत्ता क्षमताएं हैं। पेपर ट्रांजिस्टर और मेमरिस्टर्स से बने एक सर्किट को भी प्रदर्शित करता है जो AND और OR तर्क निष्पादित कर सकता है और सर्किट के अंदर ऑपरेशन के परिणामों को संग्रहीत कर सकता है।
डिजिटल पहचान सर्किट की विशिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत, अनुसंधान टीम ने मापा कि प्रत्येक इनपुट पल्स लगभग 2.71 नैनोजूल की खपत करता है; ट्रांजिस्टर और मेमरिस्टर्स से बने नियंत्रण रिजर्व सर्किट का उपयोग करते हुए, यह समान कामकाजी परिस्थितियों में लगभग 16.57 नैनोजूल की खपत करता है। यह परिणाम पेपर में परीक्षण किए गए सर्किट कॉन्फ़िगरेशन को दर्शाता है और इसे सीधे संपूर्ण एआई सिस्टम या वास्तविक उत्पाद की ऊर्जा खपत के बराबर नहीं किया जा सकता है।
शोधकर्ताओं का मानना है कि इस तरह के पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य उपकरण भविष्य में पारंपरिक कंप्यूटिंग में प्रोसेसर और मेमोरी के बीच डेटा को आगे और पीछे प्रसारित करने की आवश्यकता को कम करने में मदद कर सकते हैं। हृदय गति, रक्तचाप, शरीर का तापमान या रक्त शर्करा जैसे शारीरिक संकेतों को स्थानीय रूप से संसाधित करने के लिए उनका उपयोग पहनने योग्य उपकरणों में भी किया जा सकता है। हालाँकि, वर्तमान परिणाम अभी भी प्रयोगशाला सामग्री और सर्किट प्रोटोटाइप हैं; बड़े पैमाने पर विनिर्माण, स्थिरता, मौजूदा चिप प्रक्रियाओं के साथ एकीकरण, साथ ही ऊर्जा की खपत और वास्तविक अनुप्रयोगों में प्रदर्शन को अभी भी और सत्यापित करने की आवश्यकता है।
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