El cerebro humano ejecuta de manera eficiente tareas altamente sofisticadas, como el reconocimiento de imágenes y de voz, con un presupuesto de energía excepcionalmente más bajo que el de las computadoras actuales. Por lo tanto, el desarrollo de neuronas artificiales sintonizables y energéticamente eficientes, capaces de emular procesos inspirados en el cerebro,ha sido un objetivo de investigación importante durante décadas.
Investigadores de la Universidad de Gotemburgo y la Universidad de Tohoku informaron conjuntamente sobre un importante avance experimental en esta dirección, demostrando un nuevo oscilador de microondas espintrónico controlado por voltaje capaz de imitar de cerca las redes neuronales oscilatorias no lineales del cerebro humano.
El equipo de investigación desarrolló un oscilador espintrónico controlado por voltaje, cuyas propiedades se pueden sintonizar fuertemente, con un consumo de energía insignificante. "Este es un avance importante ya que estos llamados nano-osciladores de pasillo de espín SHNO pueden actuar como oscilador de interacción.neuronas basadas en neuronas, pero hasta ahora han carecido de un esquema de sintonización energéticamente eficiente, un requisito previo esencial para entrenar las redes neuronales para tareas neuromórficas cognitivas ", proclamó Shunsuke Fukami, coautor del estudio." La expansión de la tecnología desarrollada también puede impulsarel ajuste de las interacciones sinápticas entre cada par de neuronas espintrónicas en una gran red neuronal oscilatoria compleja ".
A principios de este año, el grupo Johan Åkerman de la Universidad de Gotemburgo demostró, por primera vez, matrices 2D mutuamente sincronizadas que acomodan 100 SHNO mientras ocupan un área de menos de una micra cuadrada. La red puede imitar las interacciones neuronales en nuestro cerebro yrealizar tareas cognitivas. Sin embargo, un obstáculo importante en el entrenamiento de tales neuronas artificiales para producir diferentes respuestas a diferentes entradas ha sido la falta del esquema para controlar el oscilador individual dentro de tales redes.
El grupo de Johan Åkerman se asoció con Hideo Ohno y Shunsuke Fukami en la Universidad de Tohoku para desarrollar un nano-oscilador Hall de giro en forma de pajarita hecho de una pila de material ultradelgada W / CoFeB / MgO con una funcionalidad adicional de una puerta controlada por voltaje sobreLa región oscilante. Mediante un efecto llamado anisotropía magnética controlada por voltaje VCMA, las propiedades magnéticas y magnetodinámicas del ferromagnético CoFeB, que consta de unas pocas capas atómicas, se pueden controlar directamente para modificar la frecuencia de microondas, la amplitud, la amortiguación y, por lo tanto,, la corriente de umbral del SHNO.
Los investigadores también encontraron una modulación gigante de la amortiguación SHNO de hasta un 42% utilizando voltajes de -3 a +1 V en la geometría de lazo. El enfoque demostrado es, por lo tanto, capaz de encender / apagar osciladores individuales dentro de ungran red oscilatoria sincronizada impulsada por una sola corriente de impulso global. Los hallazgos también son valiosos ya que revelan un nuevo mecanismo de relajación de energía en nanoestructuras magnéticas modeladas.
Fukami señala que "Con un control independiente y energéticamente eficiente disponible del estado dinámico de las neuronas espintrónicas individuales, esperamos entrenar de manera eficiente grandes redes SHNO para realizar tareas neuromórficas complejas y escalar esquemas de computación neuromórfica basados en osciladores a una red mucho más grandetamaños. "
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Materiales proporcionado por Universidad de Tohoku . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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