Eine neue transistor auf Basis organischer Materialien entwickelt worden, die von Wissenschaftlern an Linköping-Universität. Es hat die Fähigkeit, zu lernen, und ist ausgestattet mit sowohl kurz-und langfristigen Speicher. Die Arbeit ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu erstellen-Technologie, die imitiert das menschliche Gehirn.
Bis jetzt Verstand haben, sind einzigartig in der Lage, verbindungen herzustellen, wo vorher keine waren. In einem wissenschaftlichen Artikel die Erkenntnisse der Fortgeschrittenen Wissenschaft, haben Forscher aus Linköping-Universität beschreiben einen transistor, kann eine neue Verbindung zu erstellen zwischen einen Eingang und einen Ausgang. Fester Bestandteil der transistor in einem elektronischen Schaltkreis, der lernt, wie man die Verknüpfung eines bestimmten Reizes mit einem Ausgabe-signal in der gleichen Weise, dass ein Hund lernt, dass das Geräusch von einem Lebensmittel-Schüssel vorbereitet, bedeutet, dass das Abendessen auf dem Weg.
Ein normaler transistor wirkt wie ein Ventil, das verstärkt oder dämpft das Ausgangssignal, abhängig von den Eigenschaften des Eingangssignals. In der organischen elektrochemischen transistor, den die Forscher entwickelt haben, ist der Kanal im transistor besteht aus einer electropolymerised leitenden polymer. Der Kanal gebildet werden kann, vergrößert oder verkleinert, oder vollständig eliminiert werden, während des Betriebs. Es kann auch trainiert werden, reagieren auf einen bestimmten Reiz, einen gewissen input signal, so dass der transistor channel wird mehr leitend und das Ausgangssignal größer.
„Es ist das erste mal, dass Echtzeit-Bildung von neuen elektronischen Komponenten angezeigt, die in neuromorphic Geräte“, sagt Simone Fabiano, principal investigator im Bio-Nanoelektronik am Institut für Organische Elektronik, Campus Norrköping.
Der Kanal ist gewachsen durch die Erhöhung der Grad der polymerisation des Materials in der transistor-Kanal, wodurch sich die Anzahl von Polymerketten, die leiten das signal. Alternativ kann das material overoxidised (durch anlegen einer hohen Spannung) und der Kanal inaktiv wird. Vorübergehende änderungen der Leitfähigkeit können auch erreicht werden, durch doping oder dedoping das material.
„Wir haben gezeigt, dass wir veranlassen können sowohl kurzzeitige als auch dauerhafte änderungen wie der transistor verarbeitet Informationen, die unverzichtbar ist, wenn man will, zu imitieren die Möglichkeiten, die die Gehirnzellen miteinander kommunizieren“, sagt Jennifer Gerasimov, postdoc in Bio-Nanoelektronik und einer der Autoren des Artikels.
Durch das ändern des input-Signals, der Stärke der transistor-Antwort moduliert werden können, die über ein breites Spektrum und verbindungen erstellt werden können, wo keiner zuvor vorhanden war. Dies gibt der transistor ein Verhalten, dass vergleichbar mit den Synapsen, oder die Kommunikations-Schnittstelle zwischen zwei Gehirnzellen.
Es ist auch ein wichtiger Schritt in Richtung maschinelles lernen Verwendung in der organischen Elektronik. Software-basierte künstliche neuronale Netze sind derzeit in machine learning zu erreichen, was ist bekannt als „deep learning.“ Software erfordert, dass die Signale zwischen einer großen Anzahl von Knoten zu simulieren, eine einzelne synapse, was braucht viel Rechenleistung und verbraucht somit viel Energie.
„Das von uns entwickelte hardware, die tut die gleiche Sache, mit einem einzigen elektronischen Komponente,“, sagt Jennifer Gerassimow.
„Unsere organischen elektrochemischen transistor kann daher die Durchführung der Arbeit von tausenden von normalen transistoren mit einem Energie-Verbrauch, dass die Ansätze, die Energie verbraucht, wenn ein menschliches Gehirn überträgt Signale zwischen zwei Zellen“, bestätigt Simone Fabiano.
Die transistor-Kanal wurde nicht erstellt mithilfe der am meisten vorkommende polymer in der organischen Elektronik, PEDOT, sondern über ein polymer, das eine neu entwickelte monomer -, ETE-S, produziert von Roger Gabrielsson, die funktioniert auch am Laboratorium für Organische Elektronik und ist einer der Autoren des Artikels. ETE-S verfügt über mehrere einzigartige Eigenschaften, die es perfekt für diese Anwendung-es bildet sich ausreichend langen polymer-Ketten, ist in Wasser löslich, während das polymer bilden, ist nicht, und es entstehen Polymere mit einem mittleren Grad von doping. Die polymer-PETE-S produziert in Ihrer dotierten form mit einer inneren negative Ladung zum Ausgleich der positiven Ladungsträger (es ist p-dotiert).