Resistor memori berbasis graphene menjanjikan untuk komputasi berbasis otak

Seiring dengan melambatnya kemajuan dalam komputasi tradisional, bentuk-bentuk komputasi baru muncul di garis depan. Di Penn State, sebuah tim insinyur sedang mencoba untuk memelopori jenis komputasi yang meniru efisiensi jaringan saraf otak sambil mengeksploitasi sifat analog otak.

Komputasi modern adalah digital, terdiri dari dua keadaan, on-off atau satu dan nol. Komputer analog, seperti otak, memiliki banyak kemungkinan keadaan. Ini adalah perbedaan antara menyalakan atau mematikan sakelar lampu dan menyalakan sakelar redup ke berbagai jumlah pencahayaan.

Komputasi neuromorfik atau yang terinspirasi otak telah dipelajari selama lebih dari 40 tahun, menurut Saptarshi Das, pemimpin tim dan asisten profesor ilmu teknik dan mekanik Penn State. Apa yang baru adalah bahwa ketika batas komputasi digital telah tercapai, kebutuhan akan pemrosesan gambar berkecepatan tinggi, misalnya untuk mobil yang dapat mengemudi sendiri, telah berkembang. Munculnya data besar, yang membutuhkan jenis pengenalan pola yang arsitektur otaknya sangat cocok, adalah pendorong lain dalam mengejar komputasi neuromorfik.

“Kami memiliki komputer yang kuat, tidak diragukan lagi, masalahnya adalah Anda harus menyimpan memori di satu tempat dan melakukan komputasi di tempat lain,” kata Das.

Pengembalian data ini dari memori ke logika dan kembali lagi membutuhkan banyak energi dan memperlambat kecepatan komputasi. Selain itu, arsitektur komputer ini membutuhkan banyak ruang. Jika komputasi dan penyimpanan memori dapat ditempatkan di ruang yang sama, kemacetan ini dapat dihilangkan.

“Kami menciptakan jaringan saraf tiruan, yang berusaha meniru energi dan efisiensi area otak,” jelas Thomas Schranghamer, seorang mahasiswa doktoral di grup Das dan penulis pertama pada makalah yang baru-baru ini diterbitkan di Nature Communications. “Otaknya sangat kompak sehingga bisa muat di atas bahu Anda, sedangkan superkomputer modern menempati ruang seukuran dua atau tiga lapangan tenis.”

Seperti sinapsis yang menghubungkan neuron di otak yang dapat dikonfigurasi ulang, jaringan saraf tiruan yang sedang dibangun tim dapat dikonfigurasi ulang dengan menerapkan medan listrik singkat ke selembar graphene, lapisan atom karbon setebal satu atom. Dalam karya ini mereka menunjukkan setidaknya 16 kemungkinan status memori, yang bertentangan dengan dua di sebagian besar memristor berbasis oksida, atau resistor memori.

“Apa yang telah kami tunjukkan adalah bahwa kami dapat mengontrol sejumlah besar status memori dengan presisi menggunakan transistor efek medan graphene sederhana,” kata Das.

Tim berpikir bahwa meningkatkan teknologi ini ke skala komersial adalah layak. Dengan banyak perusahaan semikonduktor terbesar yang secara aktif mengejar komputasi neuromorfik, Das yakin mereka akan menemukan pekerjaan yang menarik ini.

Selain Das dan Schranghamer, penulis tambahan di makalah yang berjudul ” Sinapsis Memristif Grafena untuk Komputasi Neuromorfik Presisi Tinggi ,” adalah Aaryan Oberoi, mahasiswa doktoral dalam ilmu teknik dan mekanika.

Kantor Penelitian Angkatan Darat mendukung pekerjaan ini. Tim telah mengajukan paten atas penemuan ini.

Sumber : www.psu.edu