Нейристор способен получать импульсы, по аналогии сравнимы с импульсами настоящих нейронов

Современные вычислительные системы базируются на элементах, которые имеют множество транзисторов. И пребывать они могут только в 2-х состояниях – либо включенном, либо выключенном. Мозг человека или любого другого существа является одним из видов вычислителей, но его работа основывается на совсем других принципах вычислений, отличных от современных компьютеров.

В мозгу нейроны не отключаются, вместо этого они вырабатывают нервные импульсы. Информация, которой владеет нейрон, определяется длительностью и формой этого импульса. Моделировать нейроны не удавалось, поскольку мешало различие между построением вычислительных систем. Все, чего удалось добиться – это возможность моделирования нейрона на уровне программного обеспечения. Естественно, такой подход имел много недостатков.

В процессе исследований компании HP удалось создать чип, принцип работы которого основан на электрических импульсах. Кстати, электрические импульсы на сегодняшний день – первые и наиболее приближенные к импульсам, которые вырабатывают нейроны. Специалисты HP, работая в свое время в направлении реализации мемристоров, выяснили, что благодаря комбинации мемристора, конденсаторов, а также других электронных элементов, можно вырабатывать электрические импульсы, сравнимы с нервными импульсами. Эти импульсы получили название – нейристоры. Даже не смотря на то, что электрические импульсы имеют более простые характеристики в отличие от нервных импульсов, к созданию кремниевых чипов с множеством таких нейристоров можно приступить хоть сейчас. Ведь в отличие от обычных чипов, нейристоры могут оперировать огромными объемами информации.

Исследователи использовали в качестве основы своих наблюдений упрощенную модель нейрона белка, который является хорошим источником и проводником электрических импульсов. Натрийсодержащие каналы открывались при активации нейрона, в нервной клетке начинали перемещение ионы, тем самым изменяя распределение электрических зарядов внутри клетки и на поверхности. Впоследствии этого процесса открывались каналы с иной проводимостью, ионы с другой полярностью также перемещались в клетке, то есть, устанавливался баланс распределения электрического заряда.
Два канала с обратной проводимостью как раз и были реализованы в схеме нейристора. Каналы состояли из конденсаторов и мемристора. Работая параллельно, мемристор разряжал в конденсаторе накопленное электричество. Такая штучная электрическая цепь способна вырабатывать сигналы, очень похожие на вырабатываемые настоящими нейронами нервные импульсы.

Пока нет возможности разместить множество нейристоров на одном кристалле, поскольку мемристор на основе окиси ниобия (NbO2) тянет слишком много энергии для своей работы, к тому же – выделяет тепло. Но современная наука настолько многогранна, что можно найти и другие мемристоры и резистивные материалы, которые в комбинации будут потреблять мало энергии. Полученные от нейристоров импульсы немного уступают и в сложности, и в информативности импульсам настоящих нейронов. Но вычислительные приборы и устройства, несомненно, уже прямо сейчас могут найти массу применений в самых различных сферах.