Beyin Gibi Çalışan Bir Çip Üretildi: Elektronlar Yerine İyonlar, İletken Yerine Su

Beyin Gibi Çalışan Bir Çip Üretildi: Elektronlar Yerine İyonlar, İletken Yerine Su

Beyin Gibi Çalışan Bir Çip Üretildi: Elektronlar Yerine İyonlar, İletken Yerine Su

Harvard Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’ndaki (SEAS) bir araştırma ekibi, yüzlerce iyon transistörden oluşan bir iyon işlemcisi geliştirdi. Üzerinde sinir ağları hesaplama sürecini başlatmak mümkün oldu. Bilim insanlarının amacı, enerji verimliliğinde beyinden daha düşük olmayan beynin hesaplamalı bir analogunu geliştirmektir.

Konvansiyonel işlemciler, enerji verimliliğinde ve çeşitli hesaplama yöntemlerinde tekrar tekrar beyne karşı yenik düşer.

Akıllı telefonlardaki, bilgisayarlardaki ve veri merkezlerindeki mikroişlemciler, katı yarı iletkenlerdeki elektronları manipüle ederek bilgileri işler, ancak beynimizin başka yöntemleri vardır. Beyin, sıvıdaki iyonları manipüle ederek bilgiyi işler. Ve enerji verimliliği, birçok büyüklük sırasına göre daha yüksektir.

Beyinden ilham alan araştırmacılar, uzun süredir sulu çözeltide “iyonikler” geliştirmeye çalışıyorlar. Sudaki iyonlar, yarı iletkenlerdeki elektronlardan daha yavaş hareket etse de, bilim insanları, farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip farklı moleküllerin iyon manipülasyonunun, bilgiyi daha zengin ve daha çeşitli bir şekilde işlemek için kullanılabileceğine inanmaktadır.

Bununla birlikte, iyonik hesaplama hala emekleme aşamasındadır. Bugüne kadar, laboratuvarlar yalnızca tek diyotlar ve transistörler geliştirdi, ancak şimdiye kadar hiç kimse bu tür cihazları hesaplamalar için daha karmaşık bir devrede birleştirmedi.

Harvard Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’ndan (SEAS) bir araştırmacı ekibi, yüzlerce iyon transistörden oluşan bir iyon devresi geliştirmek ve sinir ağı hesaplamalarını çalıştırmak için biyoteknoloji girişimi DNA Script ile işbirliği yaptı. İyon işlemcide, geleneksel bir yarı iletken işlemciden çok daha yüksek enerji verimliliği ile matris çarpımı uygulamak mümkün oldu.

iyonik mikroişlemci

iyonik CMOS

Araştırmacılar işe yeni bir tip iyon transistörü oluşturarak başladılar. İki eşmerkezli halka elektrot ve bir bullseye gibi bir merkezi disk elektrot ile konjuge edilmiş sulu bir kinon molekülü çözeltisinden oluşur ( şekilde, bu diyagram sağdadır).

İki halka elektrot, merkezi disk etrafındaki yerel pH’ı (hidrojen iyon konsantrasyonu) elektrokimyasal olarak düşürür ve düzenler, hidrojen iyonları üretir ve yakalar. Merkezi diske uygulanan bir voltaj, bir iyon akımının diskten suya akmasına neden olan bir elektrokimyasal reaksiyona neden olur. Lokal pH değerini ayarlayarak iyon akımını artırarak veya azaltarak reaksiyon hızı arttırılabilir veya azaltılabilir. Başka bir deyişle, pH, bir elektronik transistörün iyonik analogunu oluşturarak sulu bir çözeltide diskin iyonik akımını kontrol eder (açar).

Bilim insanları, pH kontrollü iyon transistörünü, diskten gelen akımın, disk üzerindeki voltajın aritmetik ürünü ve transistörü kontrol eden yerel pH’ı temsil eden bir “ağırlık” parametresi olacak şekilde tasarladılar. Bireysel transistörlerin analog aritmetik çarpımını bir analog matris çarpımına dönüştürmek için bu transistörleri 16×16 dizi halinde düzenlediler. Bu durumda, yerel pH değerleri dizisi, sinir ağının uygulanması için gerekli ağırlık matrisi görevi görür.

İyon mikroişlemcisinin uyguladığı temel işlem, geleneksel yarı iletkenlerde olduğu gibi ikili sayıların toplanması veya çarpılması değil, matris çarpımıdır. 

Makalenin baş yazarı Woo-Bin Yung, “Matris çarpımı, yapay zeka için sinir ağlarında en yaygın hesaplamadır” dedi. “İyonik devremiz, tamamen elektrokimyasal bir mekanizmaya dayanan analog bir şekilde suda matris çarpımı gerçekleştirir.”

İyonik devre, dijital mikroişlemciler kadar hızlı olmasa da, elektrokimyasal matris çarpımı çok daha enerji verimli olabilir. Bu, iyon çipinin şu ana kadarki ana kazancıdır. 

Şimdi ekip, çok çeşitli iyonları kullanarak sistemin kimyasal karmaşıklığını zenginleştirmeyi hedefliyor. Sadece bir elektronu olan geleneksel işlemcilerin aksine, burada seçenek çok. 

Derleyen: Feyza ÇETİNKOL

Kaynak: Beyin Gibi Çalışan Bir Çip Üretildi: Elektronlar Yerine İyonlar, İletken Yerine Su

Tesla, İnsansı Robotu Optimus’un İlk Prototipini Gösterdi

2 thoughts on “Beyin Gibi Çalışan Bir Çip Üretildi: Elektronlar Yerine İyonlar, İletken Yerine Su

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
29 + 5 =


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Çok Okunan Yazılar