Engineers at the University of Mass

Engineers at the University of Massachusetts Amherst are leading a research team that is developing a new type of nanodevice for computer microprocessors that can mimic the functioning of a biological synapse -- the place where a signal passes from one nerve cell to another in the body. The work is featured in the advance online publication of Nature Materials.

Such neuromorphic computing in which microprocessors are configured more like human brains is one of the most promising transformative computing technologies currently under study.

J. Joshua Yang and Qiangfei Xia are professors in the electrical and computer engineering department in the UMass Amherst College of Engineering. Yang describes the research as part of collaborative work on a new type of memristive device.

Memristive devices are electrical resistance switches that can alter their resistance based on the history of applied voltage and current. These devices can store and process information and offer several key performance characteristics that exceed conventional integrated circuit technology.

"Memristors have become a leading candidate to enable neuromorphic computing by reproducing the functions in biological synapses and neurons in a neural network system, while providing advantages in energy and size," the researchers say.

Neuromorphic computing -- meaning microprocessors configured more like human brains than like traditional computer chips -- is one of the most promising transformative computing technologies currently under intensive study. Xia says, "This work opens a new avenue of neuromorphic computing hardware based on memristors."

They say that most previous work in this field with memristors has not implemented diffusive dynamics without using large standard technology found in integrated circuits commonly used in microprocessors, microcontrollers, static random access memory and other digital logic circuits.

The researchers say they proposed and demonstrated a bio-inspired solution to the diffusive dynamics that is fundamentally different from the standard technology for integrated circuits while sharing great similarities with synapses. They say, "Specifically, we developed a diffusive-type memristor where diffusion of atoms offers a similar dynamics and the needed time-scales as its bio-counterpart, leading to a more faithful emulation of actual synapses, i.e., a true synaptic emulator."

The researchers say, "The results here provide an encouraging pathway toward synaptic emulation using diffusive memristors for neuromorphic computing.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

วิศวกรที่แอมเฮิสท์มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์เป็นผู้นำทีมวิจัยที่มีการพัฒนารูปแบบใหม่ของ nanodevice สำหรับไมโครโปรเซสเซอร์ของคอมพิวเตอร์ที่สามารถเลียนแบบการทำงานของไซแนปส์ชีวภาพ - สถานที่ที่สัญญาณที่ส่งผ่านจากเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังอีกในร่างกาย การทำงานเป็นจุดเด่นในการเผยแพร่ออนไลน์ล่วงหน้าวัสดุธรรมชาติเช่น neuromorphic งานที่ไมโครโปรเซสเซอร์มีการกำหนดค่าเพิ่มเติมเช่นสมองมนุษย์เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ที่เปลี่ยนแปลงมากที่สุดอยู่ในระหว่างการศึกษาJ. โจชัวยางและเซี่ย Qiangfei เป็นอาจารย์สอนไฟฟ้าและภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ในการ UMass มเฮิร์ทวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์ ยางอธิบายการวิจัยเป็นส่วนหนึ่งของการทำงานร่วมกันบนอุปกรณ์ memristive ตัวใหม่Memristive อุปกรณ์มีความต้านทานไฟฟ้าสวิตช์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่อิงประวัติศาสตร์ที่ใช้แรงดัน และกระแส อุปกรณ์เหล่านี้สามารถเก็บ และประมวลผลข้อมูล และมีลักษณะการทำงานสำคัญหลายที่เกินเทคโนโลยีวงจรรวมแบบเดิมนักวิจัยบอกว่า "Memristors ได้กลายเป็น ผู้สมัครชั้นนำเพื่อเปิดใช้งานคอมพิวเตอร์ โดยการสร้างฟังก์ชันในทางชีวภาพประสาทและเซลล์ประสาทในระบบโครงข่ายประสาท ให้ประโยชน์พลังงานและขนาด neuromorphic"คอมพิวเตอร์ - ความหมาย ไมโครโปรเซสเซอร์ในการกำหนดค่าเพิ่มเติมเช่นสมองมนุษย์กว่าเช่นชิดั้งเดิม - Neuromorphic เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ที่เปลี่ยนแปลงมากที่สุดปัจจุบันอยู่ภายใต้หลักสูตรเร่งรัด เซียะกล่าวว่า "งานนี้เปิดออฟ neuromorphic อิง memristors ฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ใหม่"พวกเขาบอกว่า สุดก่อนหน้างานในฟิลด์นี้ด้วย memristors ได้วาง diffusive dynamics โดยใช้เทคโนโลยีมาตรฐานขนาดใหญ่ที่พบในวงจรรวมที่ใช้ในไมโครโปรเซสเซอร์ ไมโครคอนโทรลเลอร์ หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มแบบคง และวงจรตรรกะดิจิทัลอื่น ๆนักวิจัยบอกว่า พวกเขานำเสนอ และสาธิตวิธีการแรงบันดาลใจจากชีวภาพแก้ dynamics diffusive ที่มีพื้นฐานแตกต่างจากเทคโนโลยีมาตรฐานสำหรับวงจรรวมขณะแชร์ดีเหมือนกับประสาท พวกเขากล่าวว่า เราพัฒนาเป็น memristor diffusive ชนิดที่แพร่กระจายของอะตอมมี dynamics คล้ายและเครื่องชั่งเวลาจำเป็นเป็นของ คู่ไบโอ นำไปสู่การจำลองมากซื่อสัตย์ของประสาทจริง เช่น emulator synaptic เป็นจริงนั้น"นักวิจัยบอกว่า "ผลที่นี่ให้การเดินส่งเสริมไปทาง synaptic จำลองใช้ diffusive memristors neuromorphic ใช้งาน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

วิศวกรที่มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตเมิร์สต์จะนำทีมนักวิจัยที่มีการพัฒนารูปแบบใหม่ของ nanodevice สำหรับไมโครคอมพิวเตอร์ที่สามารถเลียนแบบการทำงานของไซแนปส์ทางชีวภาพ - สถานที่ที่สัญญาณผ่านจากเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังอีกในร่างกาย การทำงานจะให้ความสำคัญในสิ่งพิมพ์ออนไลน์ล่วงหน้าวัสดุธรรมชาติ.

คอมพิวเตอร์ neuromorphic ดังกล่าวซึ่งมีการกำหนดค่าไมโครโปรเซสเซอร์มากขึ้นเช่นสมองมนุษย์เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์กระแสแนวโน้มมากที่สุดในขณะนี้ภายใต้การศึกษา.

เจ โจชัวหยางและ Qiangfei เซี่ยเป็นอาจารย์ในภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ใน UMass Amherst วิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์ ยางอธิบายการวิจัยเป็นส่วนหนึ่งของการทำงานร่วมกันในรูปแบบใหม่ของอุปกรณ์ memristive.

อุปกรณ์ Memristive มีสวิทช์ที่มีความต้านทานไฟฟ้าที่สามารถปรับเปลี่ยนความต้านทานของพวกเขาขึ้นอยู่กับประวัติของแรงดันไฟฟ้าประยุกต์และปัจจุบัน อุปกรณ์เหล่านี้สามารถจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลและนำเสนอลักษณะการปฏิบัติงานที่สำคัญหลายที่เกินธรรมดาเทคโนโลยีวงจรรวม.

"เมมริสเตอร์ได้กลายเป็นผู้สมัครที่นำไปสู่การเปิดใช้งานคอมพิวเตอร์ neuromorphic โดยการทำซ้ำฟังก์ชั่นในประสาทชีววิทยาและเซลล์ประสาทในระบบเครือข่ายประสาทในขณะที่ให้ข้อได้เปรียบใน พลังงานและขนาด "นักวิจัยกล่าวว่า.

Neuromorphic คอมพิวเตอร์ - ความหมายไมโครกำหนดค่ามากขึ้นเช่นสมองมนุษย์กว่าเช่นชิปคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม - เป็นหนึ่งในแนวโน้มมากที่สุดเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันภายใต้กระแสศึกษาอย่างเข้มข้น เซี่ยกล่าวว่า "งานนี้จะเปิดถนนสายใหม่ของฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ neuromorphic ขึ้นอยู่กับเมมริสเตอร์."

พวกเขาบอกว่าการทำงานก่อนหน้ามากที่สุดในเขตนี้กับเมมริสเตอร์ยังไม่ได้ดำเนินการเปลี่ยนแปลง Diffusive โดยไม่ต้องใช้เทคโนโลยีมาตรฐานขนาดใหญ่ที่พบในแผงวงจรไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไปในไมโคร, ไมโครคอนโทรลเลอร์ หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มแบบคงที่และวงจรตรรกะดิจิตอลอื่น ๆ .

นักวิจัยกล่าวว่าพวกเขาเสนอและแสดงให้เห็นถึงวิธีการแก้ปัญหาชีวภาพแรงบันดาลใจในการเปลี่ยนแปลงของดิฟที่มีพื้นฐานแตกต่างจากเทคโนโลยีมาตรฐานสำหรับวงจรรวมขณะที่การแบ่งปันความคล้ายคลึงกันได้ดีกับประสาท พวกเขากล่าวว่า "โดยเฉพาะเราพัฒนา memristor ดิชนิดที่แพร่กระจายของอะตอมมีการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายกันและที่จำเป็นในเวลาชั่งน้ำหนักเป็นของคู่ชีวภาพที่นำไปสู่การแข่งขันที่ซื่อสัตย์มากขึ้นของประสาทที่เกิดขึ้นจริงคือจำลอง synaptic จริง "

นักวิจัยกล่าวว่า" ผลที่นี่ให้เป็นทางเดินให้กำลังใจต่อการจำลอง synaptic ใช้เมมริสเตอร์ดิ neuromorphic สำหรับคอมพิวเตอร์