Физики нашли материал, имитирующий работу нейронов при комнатной температуре

Физики из Технического университета Эйндховена обнаружили, что хаотичные скачки тока в кристалле дихалькогенида тантала при комнатной температуре воспроизводят поведение нервной клетки. Микроскопический «шум» в атомной решетке материала работает по модели LIF («утечка, накопление и сброс»), которую используют биологические нейроны: заряд копится до порога, а затем происходит резкий разряд.

В эксперименте под напряжением всего 200 милливольт внутри кристалла возникали токовые всплески. Их анализ показал математическое соответствие генерации импульсов в коре головного мозга. Причиной эффекта стала перестройка волны зарядовой плотности — особого состояния электронов, которое сдвигается каскадами, напоминая сход лавины, и порождает мощные электрические всплески.

Ранее похожие осцилляторы для нейросетей работали с усредненными токами. Новое исследование доказывает, что сложная нейронная динамика может возникать сама собой. Это открывает путь к сверхэкономичным нейроморфным чипам без дорогостоящего охлаждения. Однако пока зафиксирован лишь физический эффект: для создания рабочего вычислительного модуля инженерам предстоит встроить атомарный шум в реальные схемы и проверить стабильность их работы.