研究人员帮助创建“大脑启发的计算架构”

　　

   

   

图:达米安·汤普森，UL物理学教授，领导伯纳尔研究所预测材料设计研究团队，在爱尔兰高端计算中心的超级计算机上使用最先进的计算机模拟做出了这一发现

图片:Alan Place

包括爱尔兰利默里克大学的研究人员在内的一个国际科学家团队发现了一种新分子，可以进一步提高计算机的超快速决策能力。

这一节能发现创造了一种新型的计算架构，可能会在从财务决策到生物信息学的各个领域产生重大影响。

美国UL伯纳尔研究所的研究小组发现，由77个原子组成的简单分子提供了一种新的基本电子电路元件，在这种元件中，复杂的逻辑被编码在纳米级材料特性中。

通过优化从分子中生长出来的软晶体的电特性，这种新型的受大脑启发的计算结构得以实现。

这一发现刚刚在世界领先的《自然》杂志上发表。

达米安·汤普森(Damien Thompson)是UL的物理学教授，他在伯纳尔研究所(Bernal Institute)领导了一个预测材料设计的研究团队。他利用在爱尔兰高端计算中心(Irish Centre for高端计算)的超级计算机上进行的最先进的计算机模拟，得出了这一发现。

他展示了这种分子利用其金属有机键的自然不对称性在不同状态之间进行干净的转换，这使得它能够执行超快的决策。

爱尔兰科学基金会支持的科学家解释说:“在这种新设备中，所有工作都在一个地方完成，所以不需要一直阅读或移动信息。”

“这消除了‘冯·诺伊曼瓶颈’，这个问题从一开始就困扰着计算，现在仍然阻碍着技术的发展。新的分子电路意味着计算机处理单元不再需要为每次操作获取数据，这极大地节省了时间和能源成本。

“我们对这些可能性感到兴奋，因为这些设备显示了大脑计算的所有特征。首先，大量微小、相同的分子处理器联网并并行工作。更重要的是，它们显示了冗余性和可重构性，这意味着即使单个组件并非一直完美工作，或每次工作方式都完全相同，该设备也能解决问题。

汤普森教授补充说:“新的电路元件可以提供更小、更快、更节能的计算机，这正是边缘计算、物联网和人工智能应用所需要的。”

这些金属有机分子由加尔各答的印度科学培养协会(IACS)的合作者合成，在新加坡国立大学制作成电影，并在新加坡、科罗拉多州惠普公司的人工智能研究实验室和德克萨斯州A&M大学作为电路元件进行测试。

伯纳尔研究所所长、伯纳尔生物系统工程与设计教授Luuk van der Wielen教授对UL科学家参与的重大突破表示高兴。

“这项高影响力的研究强化了UL伯纳尔研究所的雄心，即在日益国际化的背景下，以顶级科学为基础影响世界。这是伯纳尔科学家在预测材料建模领域的世界领先贡献的延续，”他解释说。

UL科学与工程学院院长Seán Arkins教授说:“UL物理系的研究人员继续在电气应用中率先开发有机材料，这项工作使他们处于分子纳米技术的前沿。”

原文检索：

DOI

10.1038 / s41586 - 021 - 03748 - 0

Decision trees within a molecular memristor'