De memristor van polyaniline (groen) en chroom (grijs)
In hoofdzaak Russische onderzoekers schijnen een neuraal netwerk te hebben gemaakt van zogeheten memristors, een geheugenelement dat is uitgevonden bij Hewlett en Packard dat geen energie nodig heeft om informatie op te slaan, maar kennelijk zijn er ook computers mee te bouwen. De memristors zijn gemaakt van een geleidende kunststof: polyaniline. Volgens de onderzoekers zijn deze ontwikkelingen vooral van belang om er zicht-, gehoor- of andere zintuigsystemen mee te bouwen alsook intelligente regelsystemen voor allerlei apparatuur en dito robots.
De door HP ontwikkelde en veelbelovend geachte memristors lieten zich niet simpelweg ordenen in neurale netwerken. Tot nu toe was dat nog niemand gelukt, tenminste nog niet met gebruik van polymere materialen. Daar zijn de Russische en Italiaanse onderzoekers nu dus wel in geslaagd, al moet gesteld worden dat het om simpele neurale netwerken gaat.
Een memristor is in feite een weerstand, maar anders dan bij normale weerstanden is de weerstand van de memristor afhankelijk van de spanning. De memristor voldoet niet netjes aan de wet van Ohm. Het lijkt, zeggen de onderzoekers, een beetje op een synaps, de verbindingsplaats tussen twee hersencellen. Memristors zouden dus bij uitstek geschikt om neurale netwerken mee te bouwen. Er zijn schattingen dat memristors niet groter hoeven te zijn dan een nanometer of tien, maar dat zijn schattingen.
Het polyaniline had al bij eerder onderzoek bewezen dat er memristors mee te maken zijn. Met polyaniline op een glazen ondergrond en chroomelektrodes maakten de computer het elementje met een afmeting van 1 mm; niet bepaald nanoschaal.
Bij een normale weerstand is de relatie tussen stroom en spanning lineair (wet van Ohm). Bij een memristor is niet alleen de spanning van belang, maar ook de spanningsverandering. Als je de spanning geleidelijk opvoert zal de stroom met een scherpe knik toenemen. Als je de spanning terugschroeft zal de geleidbaarheid/weerstand een tijdje gelijk blijven en dan scherp dalen/stijgen. Voor die veranderingen heb je maar heel kleine stroompjes nodig en dus weinig energie (niet nul, dacht ik zo).
Het neurale netwerk werd ‘getraind’ door de onderzoekers door het geven van willekeurige elektrische pulsjes, waarbij het systeem gecorrigeerd werd als er een ‘foute uitkomst’ uit rolde. Na enige ‘studie’ bleek het memristornetwerk in staat om logische operaties (EN, NIET, OF, NIET-EN, NIET-OF enz) uit te voeren.
Alles aan dit neurale netwerk was nog onvoldoende: te groot, te traag en te stom. De onderzoekers denken dat dat oplosbare problemen zijn. De snelheid zal toenemen met verkleining. Bovendien is de memristor goedkoop. Ook zouden ze ‘gestapeld’ kunnen worden in 3d-chips.
Von Neumann-computers
Bij de nu normale computers is be-/verwerking gescheiden van opslag: de Von Neumann-architectuur. Onze hersens zijn zowel gegevensverwerkers als -opslag. Ook elektronische neurale netwerken zouden zo kunnen werken. Neurale netwerken van nu werken op Von Neumann-computers. Daar worden die neuronen in feite nagebootst, stellen de onderzoekers. Echte neurale netwerken, en dan hebben we het niet over hersens, zouden taken kunnen uitvoeren waar onze hersens ook goed in zijn, zoals patroonherkenning. Deze ‘echte’ neurale netwerken zouden, is het idee, taken kunnen uitvoeren waar de huidige Von Neumann-computer grote moeite mee heeft en dus, bijvoorbeeld, geschikt zijn kunstmatige zintuigen. Iets in die ordegrootte en dat alles met goedkoop, ‘razendsnel’ materiaal. Ik geloof het allemaal, maar ik wil het weleerst zien.
Bron: Science Daily