Bert Kappen (afb: Radbouduniversiteit)

Een netwerk van verbonden atomen zou gebruikt kunnen worden om een ‘kwantumbrein’ te bouwen  (of eigenlijk een ‘atoomb rein’) dat lijkt op het echte werk, denken onderzoekers van de Radbouduniversiteit in Nijmegen. Hun ‘brein’ bestaat uit een patroon van kobaltatomen op een ondergrond van zwarte fosfor. Uiteraard gaan hun gedachten in de richting van die geweldige kunstmatige intelligentie.
Het menselijk brein bestaat uit zo’n honderdmiljard cellen die onderling heftig verbonden zijn. Als we iets doen dan sturen hersencellen elektrische signalen naar verbonden cellen. Als al die signalen een bepaalde kritische waarde overschrijden, is het idee, dan gaan de neuronen ‘vuren’. De sterkte van de verbinding tussen twee neuronen noemt men het synaptisch gewicht (de synaps is het contactpunt tussen hersencellen). Dat kan al lerende veranderen.
Kunstmatige intelligentie is steeds vaker gericht op zelflerende systemen, waarbij algoritmes worden gebruikt waarmee computers aan de hand van voorbeelden leren begrijpen en beslissen. Een model voor een zelflerend systeem is de Boltzmannmachine. Daarin zijn kernspins de (gedachte) neuronen.
Zo’n machine zou je kunnen bouwen met magnetische atomen op een oppervlak, als je daarmee een, regelbaar, netwerk van spins van kunt maken. Probleem is dat magnetische uitwisselingen tussen die atomen gewoonlijk nogal kort zijn, hetgeen het aantal verbindingen beperkt.
Onderzoekers rond Bert Kappen zouden nu zo’n Boltzmannmachine hebben gebouwd. Daarbij bouwden ze voort op eerder werk waarbij ze ontdekten dat het mogelijk is binaire bits op te slaan in de elektronentoestand van een kobaltatoom als je dat neerzet op een tweedimendionale halfgeleider en je een stroomstootje toepast.

‘Vuren’

Ze plaatsten hun kobalatomen in een raster met behulp van en atoomkrachtmicroscoop. Als ze het gevormde netwerk onder spanning zetten dan gaf het netwerk een uitvoersignaal dat het gevolg is van elektronen die van atoom naar atoom huppelden. Dat lijkt een beetje, denken onderzoekers dan meteen, op het ‘vuren’ van neuronen.
Daarnaast constateerden de onderzoekers dat het vuurgedrag afhankelijk was van welke prikkels ze kregen. Wanneer de atomen voor een langere periode werden gestimuleerd bij een bepaalde spanning, dan reorganiseerden de atomen hun ‘vuurgedrag’ afhankelijk van het ‘synaptisch gewicht’. Het materiaal lijkt dus ‘zelflerend’ te zijn. De onderzoekers werken nu aan een groter systeem.

Als ik het goed begrijp (ik heb geen toegang tot het oorspronkelijke artikel) dan gaat het niet om een ‘kwantumbrein’ zoals de bron stelt maar om een binair systeem. Gewoon digitaal dus, maar wel op atoomschaal. We houden je op de hoogte.

Bron: physicsworld.org