Representação de neurônios e sinapses no cérebro humano. A sinapse ampliada representa a parte imitada usando dispositivos de estado sólido. Crédito:Instituto Daegu Gyeongbuk de Ciência e Tecnologia (DGIST)
Uma equipe de pesquisa liderada pelo diretor Myoung-Jae Lee do Grupo de Pesquisa de Dispositivos e Sistemas Inteligentes da DGIST teve sucesso no desenvolvimento de um dispositivo sináptico artificial que imita a função das células nervosas (neurônios) e sinapses que são responsáveis pela memória em cérebros humanos.
As sinapses são os pontos de encontro de axônios e dendritos que permitem aos neurônios do cérebro humano enviar e receber sinais nervosos; sabe-se que existem centenas de trilhões de sinapses no cérebro humano. A equipe de pesquisa do Dr. Lee, junto com seus colaboradores, desenvolveram um dispositivo sináptico artificial de alta confiabilidade com vários valores, estruturando o óxido de tântalo - um material transmetálico - em duas camadas de Ta 2 O 5-x e TaO 2-x e controlando sua superfície.
O dispositivo sináptico artificial desenvolvido pela equipe de pesquisa é um dispositivo sináptico elétrico que simula a função das sinapses no cérebro à medida que a resistência da camada de óxido de tântalo aumenta ou diminui gradualmente dependendo da força dos sinais elétricos. Ele superou as limitações de durabilidade dos dispositivos atuais, permitindo o controle da corrente em uma única camada de Ta 2 O 5-x .
Além disso, a equipe de pesquisa implementou com sucesso um experimento que percebeu a plasticidade da sinapse, que é o processo de criação, armazenamento, e apagando memórias, como o fortalecimento a longo prazo ou a supressão da exclusão da memória, ajustando a força da conexão da sinapse entre os neurônios.
O dispositivo de armazenamento de dados de valores múltiplos não voláteis ocupa uma pequena área, reduzindo a complexidade da conexão do circuito, e reduzindo o consumo de energia em mais de 1000 em comparação com métodos de armazenamento de dados baseados em sinais digitais usando zeros e uns, como memória CMOS volátil.
O dispositivo sináptico artificial de alta confiabilidade desenvolvido pela equipe de pesquisa pode ser usado em dispositivos ou circuitos de ultra-baixa potência para processar grandes quantidades de dados devido à sua capacidade de aritmética paralela de baixa potência. Ele tem aplicações em tecnologias de dispositivos semicondutores inteligentes de última geração, como inteligência artificial (IA), aprendizado de máquina e aprendizado profundo e semicondutores que simulam o cérebro.
Dr. Lee disse, “Essa pesquisa garantiu a confiabilidade dos dispositivos sinápticos artificiais existentes e melhorou as áreas apontadas como desvantagens. Esperamos contribuir para o desenvolvimento da IA baseada no sistema neuromórfico que imita o cérebro humano, criando um circuito que imita a função dos neurônios. "
