نقاط کوانتومی پردازش، ذخیره‌سازی و یادگیری را به تراشه‌ها می‌آورد

تیمی از محققان به سرپرستی پروفسور جی هیون در دانشگاه Kaist یک نانوذرات ویژه ایجاد کرده اند که دارای ویژگی های یکسان از کایرالیت نوری و خصوصیات مغناطیسی است. این دستاورد در قالب یک دستگاه واحد ، پردازش ، قضاوت ، ذخیره سازی و تنظیم مجدد اطلاعات مشابه عملکرد مغز انسان را امکان پذیر می کند و افق جدیدی را برای سخت افزار هوش مصنوعی با عملکرد بالا ترسیم کرده است.

این نقاط کوانتومی مغناطیسی کایرال با افزودن ماده آلی کایرال به نانوذرات معدنی بر اساس سولفید نقره ای ساخته می شوند و بسته به قطبیت نور متفاوت واکنش نشان می دهند. به طور خاص ، پاسخ های متفاوتی را در طول موج ۱ ، ۲ و ۴ نانومتر ارائه می دهد و به عنوان بستری برای توسعه دستگاه های سیناپسی عصبی چند کانال در نظر گرفته می شود. این فناوری همچنین از طریق فرآیند آب از پایداری بالا ، سازگار با محیط زیست و تولید برخوردار است.

با استفاده از این نقاط کوانتومی ، تیم تحقیقاتی لایه ای از سولفید نقره ای را روی سیلیکون قرار داده و با یک نیمه هادی آلی به نام پنتاسون برای ساخت یک ساختار ترانزیستور سیناپسی ترکیب شده است. این دستگاه در زیر نور یک ویژگی تقویت کننده طولانی مدت (LTP) را نشان می دهد و با استفاده از سیگنال های الکتریکی توانایی پاکسازی (تنظیم مجدد) را دارد. توانایی ای که شبیه یادگیری و تطبیق مغز انسان است.

یکی از نکات برجسته این فناوری ، امکان خلق و خوی چند رنگ با تابش مکرر پالس های لیزر کوتاه است. یعنی وزن سیناپسی قابل تنظیم است و قابلیت یادگیری چندگانه برای سیستم های هوش مصنوعی ارائه شده است.

آزمایشات روی مجموعه ای از ۴.۱ از این دستگاه ها نشان داد که می توانند در پاسخ به نور با قطبش و طول موج های مختلف پاسخ های متمایز ارائه دهند. این آرایه قادر به پردازش ۴ قطعه اطلاعات از طریق شش کانال است ، حداقل ۵ برابر ظرفیت فن آوری های موجود.

علاوه بر این ، دستگاه به عنوان یک سنسور هوشمند عمل می کند که قادر به قضاوت های پیچیده به نور مداوم است. به عنوان مثال ، در تست هایی با داده های دستنویس MNIST ، مشاهده شد که دستگاه می تواند نویز فرکانس بالا را فیلتر کند و فقط اطلاعات اصلی را حفظ کند. این فناوری تا ۵ ٪ مصرف انرژی کمتری نسبت به محاسبات معمولی دارد.

این مطالعه ، که ابتدا یکپارچه نوری و خصوصیات چرخش مغناطیسی را در یک نانومواد ادغام می کند ، امکان دسترسی به قطبش و حافظه بلند مدت در یک دستگاه واحد را فراهم کرده است. ترکیب قابلیت های شناسایی (دیدن) ، پردازش (قضاوت) ، ذخیره سازی (حافظه) و تنظیم مجدد در یک تراشه قول می دهد نسل جدیدی از کوچکتر ، کارآمدتر و دقیق تر بسازد.

“برای غلبه بر محدودیت های نقاط کوانتومی موجود ، ما شروع به طراحی یک مفهوم جدید از لکه های کوانتومی کردیم که ویژگی های چرخش نوری و مغناطیسی را با هم ترکیب می کند و ویژگی های چرخش نور و مغناطیسی را ترکیب می کند.” “این فناوری یک بستر نوآورانه برای ساخت سیستم های اطلاعاتی مصنوعی فراهم می کند.”

نتایج این مطالعه در تاریخ ۵ آوریل در مجله بین المللی مواد پیشرفته منتشر شد.