Ученые предложили способ построения компьютера, напоминающего человеческий мозг

Друзья, с момента основания проекта прошло уже 20 лет и мы рады сообщать вам, что сайт, наконец, переехали на новую платформу.

Какое-то время продолжим трудится на общее благо по адресу https://n-n-n.ru.
На новой платформе мы уделили особое внимание удобству поиска материалов.
Особенно рекомендуем познакомиться с работой рубрикатора.

Спасибо, ждём вас на N-N-N.ru

Исследователи из США сообщили, что им удалось наблюдать так называемое хаотическое поведение в сегнетоэлектриках. Это неожиданное открытие, как они утверждают, в будущем может привести к развитию компьютеров, которые по принципу действия напоминают человеческий мозг, т.е. инструментов, позволяющих и хранить, и обрабатывать информацию с помощью одних и тех же элементов.

Совместная группа ученых из Уральского федерального университета (УрФУ), Oak Ridge National Lab и University of South Carolina (США) использовала острие сканирующего зондового микроскопа (СЗМ), чтобы создавать «узоры» на поверхности сегнетоэлектриков.

Как известно, для сегнетоэлектриков характерна спонтанная электрическая поляризация, направление которой может быть изменено с помощью внешнего электрического поля. Таким образом, прикладывая напряжение между иглой СЗМ и электрически поляризованной поверхностью сегнетоэлектрика (ниобата лития), исследователи создавали «точки», в которых поляризация изменялась на противоположную. Расположение этих точек (и их наличие) впоследствии может быть определено при прохождении острия вдоль поверхности в режиме силовой микроскопии.

Описанная процедура позволила команде сохранить бинарную информацию на поверхности. Для задания «нуля» использовалась «точка» небольшого размера, а для «единицы» – большого (и это лишь один из примеров возможного кодирования).

Когда точки находились друг от друга на расстоянии порядка 500 нм, система работала очень хорошо. Но когда исследователи попытались сократить это расстояние, произошло нечто неожиданное. При попытке изменить поляризацию доменов, находящихся на более близком расстоянии, «точки» либо не формировались вовсе, либо создавали альтернативный рисунок, напоминающий шахматную доску.

На первый взгляд, такое поведение не имеет никакого смысла, поскольку до сих пор считалось, что, если уж домен образовывается, он должен появляться, вне зависимости от поведения окружающих областей.

Команда также обнаружила, что напряжение, которое используется для записи «точек», а также локальная влажность, влияют на формирующуюся картину.

После анализа результатов научная группа выявила, что в рамках данного явления наблюдается так называемое хаотическое поведение. Один домен может подавлять создание второго домена в непосредственной близости, но при этом способствовать формированию еще одного домена на большем расстоянии.

Как считают ученые, такого рода поведение в перспективе может использоваться для создания так называемого «мемкомпьютера», основанного на новой модели вычислений, которая использует элементы, и хранящие, и обрабатывающие информацию с помощью одних и тех же структур.

Прообразом идеи мемкомпьютеров является человеческий мозг, работа которого основана на нейронах и их связях. Синапсы могут хранить и обрабатывать информацию, грубо говоря, в одном и том же месте.

Если переводить это предположение на язык проведенного эксперимента, информация, закодированная при помощи размера доменов, автоматически проходила бы через логические операции, в соответствии с правилами, регулирующими отношения между близлежащими и отдаленными «точками».

Детали работы опубликованы в журнале Nature Physics. Важно отметить, что ответственным автором статьи является российский ученый – Иевлев Антон Владимирович, который является сотрудником Уральского федерального университета и Национальной лаборатории Оакридж. Работа им была выполнена под руководством Шура Владимира Яковлевича, известного учёного из УрФУ. При этом работа в ОакРидже состоялась только благодаря поддержке программы развития УрФУ.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (15 votes)
Источник(и):

1. sci-lib.com

2. nanotechweb.org



OSV аватар

Осмысление результата: хотели получить одно, а получили другое, несколько путанное. Да и о состоянии сегнетоэлектрика до экспериментов на масштабе менее 500 нм (0,5 мкм) ни слова (возможно и у самих исследователей). И просто о влиянии «считывающего» зонда на этом масштабе молчок – вдруг, если привести цифры, кто-то покажет, что они заглянули внутрь принципа неопределённости.
Но пример «непредсказуемости» поведения системы на нано-масштабе с точки зрения макроскопических представлений хороший (более подробно см. в статьях «НАНО и термодинамика» и «Размерные эффекты и НАНО» на rusnor.org).

Станислав Ордин.

DenisAlikin аватар

Прочитайте оригинал статьи. Обыкновенный монодоменный кристалл ниобата лития. Нанодомены – макроскопические объекты. Принцип неопределённости абсолютно ни при чём.