A méz édes megoldást jelenthet a neuromorfikus számítógépek környezetbarát alkatrészeinek kifejlesztéséhez, amelyek az emberi agyban található neuronokat és szinapszisokat utánzó rendszerek. A neuromorf rendszerek, amelyeket egyesek a számítástechnika jövőjeként üdvözölnek, sokkal gyorsabbak és sokkal kevesebb energiát használnak, mint a hagyományos számítógépek. A Washingtoni Állami Egyetem mérnökei bemutatták, hogyan lehet ezeket is organikusabbá tenni.
A Journal of Physics D című folyóiratban megjelent tanulmányukban a kutatók megmutatják, hogy a mézből memristort lehet készíteni, egy olyan tranzisztorhoz hasonló alkatrészt, amely nemcsak feldolgozni, hanem tárolni is képes az adatokat a memóriában. "Ez egy nagyon kicsi, egyszerű szerkezetű eszköz, de nagyon hasonló funkciói vanna, mint egy emberi neuronnak. Ez azt jelenti, hogy ha több millió vagy milliárd ilyen mézes memrisztort tudunk integrálni, akkor olyan neuromorf rendszert lehet belőlük készíteni, amely az emberi agyhoz hasonlóan működik" - mondta Feng Zhao, a WSU Műszaki és Informatikai Karának docense, a tanulmány szerzője.
A tanulmányhoz Zhao és annak első szerzője, Brandon Sueoka úgy hozott létre memrisztorokat, hogy a mézet szilárd formára dolgozták fel, és két fémelektróda közé szorították, így egy emberi szinapszishoz (idegsejtnyúlványhoz) hasonló szerkezetet alkottak meg. Ezután tesztelték a méz memrisztorok képességét, hogy nagy, 100, illetve 500 nanoszekundumos be- és kikapcsolási sebességgel utánozzák a szinapszisok működését.
A memrisztorok emulálták a szinapszisok spike-időzítésfüggő plaszticitásként és spike-rátafüggő plaszticitásként ismert funkcióit is, amelyek az emberi agyban a tanulási folyamatokért és az új információk idegsejtekben való megőrzéséért felelősek. A WSU mérnökei a mézes memrisztorokat mikroméretben hozták létre, tehát körülbelül akkorák, mint egy emberi hajszál átmérője. A Zhao által vezetett kutatócsoport azt tervezi, hogy nanoszintűre, azaz az emberi hajszál 1/1000-ére zsugorítja őket, és sok millió vagy akár milliárd darabot köt össze, hogy egy teljes neuromorfikus számítástechnikai rendszert hozzon létre.
Jelenleg a hagyományos számítógépes rendszerek az úgynevezett von Neumann-architektúrán alapulnak. Ez a megalkotójáról elnevezett architektúra egy bemenetet - általában billentyűzet és egér - és egy kimenetet - például a monitort - foglal magában. Van továbbá egy CPU, azaz központi feldolgozó egység, és RAM, azaz memóriatároló. Az adatok átvitele ezeken a mechanizmusokon keresztül a bemenettől a feldolgozáson át a memóriáig és a kimenetig sok energiát igényel, legalábbis az emberi agyhoz képest - mondta Zhao.
A Fugaku szuperszámítógép például több mint 28 megawattot, azaz nagyjából 28 millió wattot használ fel a működéséhez, míg az agy csak körülbelül 10-20 wattot. Az emberi agy több mint 100 milliárd neuronból áll, amelyek között több mint 1000 trillió szinapszis, vagyis kapcsolat van. Minden egyes neuron képes adatokat feldolgozni és tárolni, ami az agyat sokkal hatékonyabbá teszi, mint egy hagyományos számítógép, és a neuromorfikus számítástechnikai rendszerek fejlesztői ezt a struktúrát kívánják utánozni.
Több vállalat, köztük az Intel és az IBM már piacra dobott olyan neuromorf chipeket, amelyek egyenként több mint 100 millió "neuronnak" felelnek meg, de ez a szám még meg sem közelíti az agyban lévőt. Sok fejlesztő még mindig ugyanazokat a nem megújuló és mérgező anyagokat használja, amelyeket jelenleg a hagyományos számítógépes chipeknél is alkalmaznak.
Mások, köztük Zhao csapata is, biológiailag lebomló és megújuló megoldásokat keres az ígéretes új típusú számítástechnikában való felhasználásra. Zhao a fehérjék és más cukrok, például az Aloe vera levelében található cukrok ilyen célú felhasználásának vizsgálatát is vezeti, de komoly potenciált lát a mézben is.
"A méz nem romlik meg. Nagyon alacsony a nedvességkoncentrációja, így a baktériumok nem tudnak benne életben maradni. Ez azt jelenti, hogy ezek a számítógépes chipek nagyon stabilak és megbízhatóak lesznek nagyon hosszú ideig" - mutatott rá Zhao a mézchip előnyeire.
A WSU-n kifejlesztett mézes memrisztor chipeknek el kell viselniük a neuromorfikus rendszerek által termelt alacsonyabb hőt, amelyek nem melegednek fel annyira, mint a hagyományos számítógépek. A mézes memrisztorok az elektronikai hulladék mennyiségét is csökkenteni fogják. "Amikor a mézből készült számítógépes chipeket használó eszközöket meg akarjuk semmisíteni, könnyen fel tudjuk oldani őket vízben. E különleges tulajdonságok miatt a méz nagyon hasznos a megújuló és biológiailag lebomló neuromorf rendszerek létrehozásához" - fejtette ki a kutató. Zhao szerint ez azt is jelenti, hogy a hagyományos számítógépekhez hasonlóan a felhasználóknak továbbra is el kell kerülniük, hogy rájuk öntsék a kávéjukat.
