Representación de neuronas y sinapsis en el cerebro humano. La sinapsis ampliada representa la porción imitada con dispositivos de estado sólido. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk (DGIST)
Un equipo de investigación dirigido por el director Myoung-Jae Lee del Grupo de Investigación de Sistemas y Dispositivos Inteligentes de DGIST ha logrado desarrollar un dispositivo sináptico artificial que imita la función de las células nerviosas (neuronas) y las sinapsis que son responsables de la memoria en el cerebro humano.
Las sinapsis son los puntos de encuentro de axones y dendritas que permiten que las neuronas del cerebro humano envíen y reciban señales nerviosas; se sabe que hay cientos de billones de sinapsis en el cerebro humano. El equipo de investigación del Dr. Lee, junto a sus colaboradores, han desarrollado un dispositivo sináptico artificial de alta confiabilidad con múltiples valores al estructurar el óxido de tantalio, un material transmetálico, en dos capas de Ta 2 O 5-x y TaO 2-x y controlando su superficie.
El dispositivo sináptico artificial desarrollado por el equipo de investigación es un dispositivo sináptico eléctrico que simula la función de las sinapsis en el cerebro a medida que la resistencia de la capa de óxido de tantalio aumenta o disminuye gradualmente según la fuerza de las señales eléctricas. Ha superado las limitaciones de durabilidad de los dispositivos actuales al permitir el control de la corriente en una sola capa de Ta 2 O 5-x .
Además, el equipo de investigación implementó con éxito un experimento que descubrió la plasticidad de la sinapsis, que es el proceso de creación, almacenamiento y borrando recuerdos, como el fortalecimiento a largo plazo o la supresión de la eliminación de la memoria mediante el ajuste de la fuerza de la conexión de sinapsis entre las neuronas.
El dispositivo de almacenamiento de datos de valor múltiple no volátil ocupa poco espacio, reduciendo la complejidad de la conexión del circuito, y reducir el consumo de energía en más de 1000 en comparación con los métodos de almacenamiento de datos basados en señales digitales que utilizan ceros y unos, como la memoria CMOS volátil.
El dispositivo sináptico artificial de alta confiabilidad desarrollado por el equipo de investigación se puede utilizar en dispositivos o circuitos de ultra baja potencia para procesar cantidades masivas de datos debido a su capacidad de aritmética paralela de baja potencia. Tiene aplicaciones en tecnologías de dispositivos semiconductores inteligentes de próxima generación, como inteligencia artificial (IA), aprendizaje automático y aprendizaje profundo y semiconductores que imitan el cerebro.
El Dr. Lee dijo:"Esta investigación aseguró la confiabilidad de los dispositivos sinápticos artificiales existentes y mejoró las áreas señaladas como desventajas. Esperamos contribuir al desarrollo de la IA basada en el sistema neuromórfico que imita el cerebro humano mediante la creación de un circuito que imita la función de las neuronas. "
