Boven het geheugenelement zonder zinkoixdelaagje en onder met (afb: UT)
Twente bij het MESA+-instituut voor nanotechnologie hebben ze een ‘gsegmenteerd’ ferroelektrisch geheugenelement ontwikkeld dat meer toestanden kan opslaan dan een 0 of een 1. Dat geheugenelement vertoont enige gelijkenis met de manier waarop hersencellen en hun verbindingen gegevens opslaan.
Het materiaal waar dat geheugenelement uit bestaat is loodzirkoontitanaat (PZT), een materiaalsandwich met diverse handzame eigenschappen, die de basis zou kunnen vormen neuraal rekenen. Een van die aantrekkelijke eigenschappen is dat het materiaal ferroelektrisch is. Dat betekent dat je het materiaal met een elektrisch veld in een gewenste toestand kunt krijgen, die stabiel is zodra het elektrisch veld is verdwenen. Dat heet polarisatie en het betekent dat je een snel te veranderen geheugenelement hebt dat niet vluchtig is. Daarmee zou in combinatie met een processor, computers gemaakt kunnen worden die sneller starten, Nu gebruikt een computer een vluchtig geheugen (RAM) als werkgeheugen. Dat is op zich snel, maar moet als de computer start elke keer weer zijn gegevens van de harde schijf halen.
Door aan de PZT-sandwich een laagje zinkoxide toe te voegen bleek het geheugen element niet alleen in staat in twee toestanden te verkeren (de 0 en de 1), maar in een groot aantal. Dat gebeurt doordat het kristal (ik neem aan het zinkoxide) bestaat uit segmentjes die onafhankelijk van elkaar gepolariseerd kunnen worden. Daar komen dan die hersencellen en celverbindingen (synapsen) om de hoek kijken. In het signaalverkeer tussen hersencellen hebben de verbindingen een ‘gewicht’. Zo’n ‘gesegmenteerd’ geheugenelement zou, gekoppeld aan transistoren, allerlei processen in computers drastisch kunnen verbeteren en/of versnellen, stellen de onderzoekers. Ze praten dan over patroonherkenning, waar computers nog steeds vrij slecht in zijn.
De tijd om die diverse segmenten van een geheugenelement te beschrijven is nog vrij lang in vergelijking met de huidige technologie. Een mogelijkheid om dat probleem te ondervangen is de geheugenelementen parallel te schakelen.
Er bestaan al neurale netwerken, maar dat zijn in feite programma’s die de werking van de hersens nabootsen. Het nieuwe materiaal is een stap in de richting van een ‘hersenachtig’ geheugen, stellen de onderzoekers. Ze gaan nu op zoek naar halfgeleiders om te combineren met hun gesegmenteerde geheugenelementen.
Bron: Alpha Galileo