За пределы кремния: эти меняющие форму молекулы могут стать будущим аппаратного обеспечения ИИ
Учёные создали молекулярные устройства, которые могут динамически переключаться между функциями памяти, логики и обучения благодаря точному химическому дизайну, что открывает путь к принципиально новым энергоэффективным чипам для ИИ
Short Summary
Исследователи из Индийского института науки разработали молекулярные устройства на основе комплексов рутения, которые демонстрируют беспрецедентную адаптивность. В зависимости от внешнего стимула одно и то же устройство может работать как элемент памяти, логический вентиль, селектор, аналоговый процессор или электронный синапс. Эта многозадачность достигается за счёт тщательного химического дизайна лигандов и ионного окружения молекулы, который позволяет управлять движением электронов и перераспределением ионов, создавая различные динамические режимы, включая переключение между цифровой и аналоговой работой.
Ключевым достижением стала разработка теоретической модели, основанной на многочастичной физике и квантовой химии, которая позволяет предсказывать поведение устройства непосредственно на основе молекулярной структуры. Модель учитывает транспорт электронов через молекулярную плёнку, окислительно-восстановительные процессы в отдельных молекулах и перераспределение противоионов в матрице. Это устраняет главную проблему молекулярной электроники — непредсказуемость поведения из-за сложных взаимодействий.
Полученные результаты означают возможность объединения функций хранения информации и вычисления в одном материале, что является ключевым требованием для нейроморфных вычислений. Исследователи уже работают над интеграцией этих молекулярных систем в кремниевые чипы, стремясь создать аппаратное обеспечение для ИИ, в котором способность к обучению будет закодирована на физическом уровне материала, что сулит огромный выигрыш в энергоэффективности.
Универсальные молекулярные устройства
Молекулярные комплексы рутения демонстрируют уникальную адаптивность, позволяя одному устройству выполнять множество функций (память, логика, синапс) в зависимости от режима стимуляции, что недостижимо для традиционной твердотельной электроники
Химический дизайн как основа функциональности
Тонкая настройка лигандов и ионного окружения позволяет управлять электронным транспортом и окислительно-восстановительными процессами, создавая широкий спектр динамических поведений, включая аналоговые и цифровые режимы
Теоретическая модель, связывающая структуру и функцию
Разработана модель на основе многочастичной физики и квантовой химии, которая впервые позволяет предсказывать поведение молекулярного устройства непосредственно из его химической структуры, решая проблему непредсказуемости
Путь к нейроморфному аппаратному обеспечению
Возможность объединить память и вычисления в одном материале открывает путь к созданию чипов, в которых обучение встроено на физическом уровне, что может привести к революции в энергоэффективности и архитектуре систем ИИ
Text generated using AI
