El equipo de investigación desarrolla hardware neuromórfico usando niquelato de perovskita

¿Qué pasaría si una computadora pudiera aprender a volver a cablear sus circuitos usando la información que recibió?

Una colaboración de varias agencias que incluye el Laboratorio Nacional Argonne del DOE ha creado un material que se puede usar para fabricar chips de computadora que pueden hacer precisamente eso. Lo hace mediante el uso de los llamados circuitos "neuromórficos" y arquitecturas informáticas para imitar las funciones cerebrales. El profesor de la Universidad de Purdue, Shriram Ramanathan, se desempeñó como líder del equipo.

"El cerebro humano en realidad puede cambiar a medida que aprende cosas nuevas", dijo Subramanian Sankaranarayanan, coautor del artículo con una cita conjunta en Argonne y la Universidad de Illinois Chicago. "Ahora hemos desarrollado un dispositivo que permite a las máquinas reconfigurar sus circuitos de una manera similar al cerebro".

El componente básico del novedoso dispositivo es un niquelato de perovskita compuesto de neodimio, níquel y oxígeno (NdNiO3). Los científicos agregaron electrodos a este material y lo infundieron con hidrógeno para permitir la aplicación de pulsos eléctricos a diferentes voltajes. "Cuánto hidrógeno hay en el niquelado y dónde cambia las propiedades electrónicas", dijo Sankaranarayanan. "Y podemos cambiar su ubicación y concentración con diferentes impulsos eléctricos".

"Este material tiene una personalidad en capas", agregó Hua Zhou, coautor de la publicación y físico de Argonne. "Tiene las dos funciones habituales de la electrónica cotidiana: encender y bloquear la energía eléctrica, y almacenar y entregar electricidad. Lo que es realmente nuevo y llamativo es la adición de dos características que se asemejan al comportamiento separado de las sinapsis y las neuronas en el cerebro”.

El equipo utilizó métodos computacionales y experimentales para caracterizar lo que sucede en el dispositivo de niquelado a diferentes voltajes. Los resultados del experimento mostraron que el flujo de iones de hidrógeno dentro del niquelato se puede cambiar fácilmente cambiando el voltaje. Cierto voltaje que induce una acción similar a la de una neurona concentra hidrógeno en el núcleo de niquelato. El hidrógeno es transportado fuera del centro por un voltaje separado, lo que resulta en una actividad similar a la de una sinapsis. Las ubicaciones y concentraciones del hidrógeno resultante provocan las corrientes de encendido y apagado de los chips de computadora a voltajes aún diferentes.