Budućnost računalstva neuronskih mreža mogla bi biti malo vlažnija nego što smo očekivali. Fizičari Harvardovog instituta SEAS razvili su ionski krug, procesor temeljen na kretanju nabijenih atoma i molekula u vodenoj otopini, umjesto elektrona u čvrstom poluvodiču.

Računalstvo nalik mozgu

Budući da je ovo bliže načinu na koji mozak prenosi informacije, kažu istraživači, ovaj bi uređaj mogao biti sljedeći iskorak prema računalstvu sličnom mozgu.

"Ionski krugovi u vodenim otopinama nastoje koristiti ione kao nositelje naboja za obradu signala", pišu fizičari u svom radu o "vodenom ionskom krugu" (aqueous ionic circuit) koji objavljuje Advanced Materials. "Ova demonstracija funkcionalnog ionskog kruga sposobnog za analogno računanje korak je prema sofisticiranijoj vodenoj ionici."

Zanimljive prednosti

Na kretanje nabijenih molekula, iona, kroz tekući medij, otpada glavni dio prijenosa signala u mozgu. Iako je procesorsku moć mozga izuzetno teško replicirati, istraživači su pomislili da bi se sličan sustav mogao upotrijebiti i za računalstvo.

Potiskivanje iona kroz vodenu otopinu bilo bi bilo sporije od konvencionalnog računalstva temeljenog na siliciju, ali bi moglo donijeti neke zanimljive prednosti. Na primjer, ioni se mogu stvoriti iz širokog raspona molekula, svaka s različitim svojstvima koja se mogu iskoristiti na različite načine.

Ionski krugovi

Polezeći od svog ranijeg otkrića, Harvardovi istraživači povezali su stotine funkcionalnih ionskih tranzistora u ionski krug. Svaki tranzistor sastoji se od male elektrode u obliku diska u središtu i dvije koncentrične prstenaste elektrode oko nje. To se povezuje s vodenom otopinom molekula kinona. Napon primijenjen na središnji disk stvara struju vodikovih iona u otopini kinona. 

Neuronske mreže oslanjaju se na množenje matrica pa su istraživači izradili nizove od 16x16 tranzistora sposobnih za aritmetičko množenje, kako bi proizveli ionski krug koji može izvesti matrično množenje.

"Množenje matrica je najrašireniji izračun u neuronskim mrežama za umjetnu inteligenciju. Naš ionski krug izvodi množenje matrice u vodi na analogan način koji se u potpunosti temelji na elektrokemiji", objašnjavaju istraživači. 

Ograničen doseg

Ova tehnologija zasad ima prilično ograničen doseg; operacije se moraju izvoditi sekvencijalno, a ne istovremeno, što značajno usporava ionako relativno sporu tehnologiju. Međutim, vjeruju istraživači, i to važan korak prema sofisticiranijem ionskom računalstvu. 

Kako bi omogućili transport u vodenom ionskom tranzistoru, istraživači su dosad koristili samo tri-četiri vrste iona, naročito ione vodika i kinona. Sad bi se trebao istražiti širi raspon molekula kako bi se vidjelo omogućuje li to krugu obradu složenijih informacija.

Krajnji cilj, kažu na Harvardu, ionako nije natjecanje s elektronikom niti njena zamjena ionskom elektronikom. Hibridna tehnologija koja iskorištava mogućnosti obje bila bi idealno rješenje.