قام باحثون من المعهد الملكي للتكنولوجيا KTH وجامعة ستانفورد بتصنيع مادة لمكونات الكمبيوتر تتيح الجدوى التجارية لأجهزة الكمبيوتر التي تحاكي الدماغ البشري.
أظهرت مكونات ذاكرة الوصول العشوائي الكهروكيميائية (ECRAM) المصنوعة من كربيد التيتانيوم ثنائي الأبعاد إمكانات رائعة لاستكمال تقنية الترانزستور الكلاسيكية ، والمساهمة في تسويق أجهزة الكمبيوتر القوية التي تم تصميمها على غرار الشبكة العصبية للدماغ. يمكن أن تكون أجهزة الكمبيوتر ذات الأشكال العصبية هذه أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بآلاف المرات من أجهزة الكمبيوتر الحالية.
هذه التطورات في الحوسبة ممكنة بسبب بعض الاختلافات الأساسية عن بنية الحوسبة الكلاسيكية المستخدمة اليوم ، و ECRAM ، وهو مكون يعمل كنوع من الخلايا المشبكية في شبكة عصبية اصطناعية ، كما يقول الأستاذ المساعد في KTH Max Hamedi.
يقول حميدي: “بدلاً من الترانزستورات التي تعمل أو لا تعمل ، والحاجة إلى نقل المعلومات ذهابًا وإيابًا بين المعالج والذاكرة – تعتمد أجهزة الكمبيوتر الجديدة هذه على مكونات يمكن أن يكون لها حالات متعددة ، وتقوم بإجراء عمليات حسابية في الذاكرة” .
ركز العلماء في KTH و Stanford على اختبار مواد أفضل لبناء ECRAM ، وهو مكون يحدث فيه التبديل عن طريق إدخال أيونات في قناة أكسدة ، بمعنى مماثل لدماغنا الذي يعمل أيضًا مع الأيونات. إن المطلوب لجعل هذه الرقائق مجدية تجارياً هو المواد التي تتغلب على الحركية البطيئة لأكاسيد المعادن واستقرار درجة الحرارة الضعيفة للبلاستيك.
يشار إلى المادة الرئيسية في وحدات ECRAM التي صنعها الباحثون باسم MXene – مركب ثنائي الأبعاد (2D) ، بالكاد يبلغ سمكه بضع ذرات ، ويتكون من كربيد التيتانيوم (Ti3C2Tx). يجمع جهاز MXene بين السرعة العالية للكيمياء العضوية والتوافق المتكامل للمواد غير العضوية في جهاز واحد يعمل عند نقطة الترابط بين الكيمياء الكهربائية والإلكترونيات ، كما يقول حميدي.
يقول المؤلف المشارك البروفيسور ألبرتو سالو في جامعة ستانفورد ، إن MXene ECRAMs تجمع بين السرعة والخطية وضوضاء الكتابة وتحويل الطاقة ومقاييس التحمل الضرورية للتسريع الموازي للشبكات العصبية الاصطناعية.
“MXenes هي عائلة مواد مثيرة لهذا التطبيق المعين لأنها تجمع بين استقرار درجة الحرارة المطلوب للتكامل مع الإلكترونيات التقليدية مع توفر مساحة تكوين واسعة لتحسين الأداء ، كما يقول Salleo”
في حين أن هناك العديد من العوائق الأخرى التي يجب التغلب عليها قبل أن يتمكن المستهلكون من شراء أجهزة الكمبيوتر العصبية الخاصة بهم ، يقول حميدي إن أنظمة ECRAM ثنائية الأبعاد تمثل اختراقًا على الأقل في مجال المواد العصبية ، مما قد يؤدي إلى ذكاء اصطناعي يمكنه التكيف مع المدخلات المربكة والفوارق الدقيقة. يقوم الدماغ باستهلاك طاقة أقل بآلاف المرات. يمكن أن يؤدي ذلك أيضًا إلى تمكين الأجهزة المحمولة القادرة على القيام بمهام حوسبة أثقل بكثير دون الحاجة إلى الاعتماد على السحابة.
