蜂蜜可用於製造憶阻器？
作者 : Washington State University
美國華盛頓州立大學(WSU)的工程師展示最新研究表示，蜂蜜可用於製造「憶阻器」，不僅可以處理數據，還能將數據儲存在記憶體中...
蜂蜜可能是為神經形態電腦開發環保元件的理想解決方案；神經形態系統主要在於模擬人類大腦中的神經元和突觸。由於神經形態系統比傳統電腦速度更快、功耗更低，也被一些人譽為運算的未來。
美國華盛頓州立大學(Washington State University；WSU)的工程師展示了一種使其更有機的方法。在日前發表於《Journal of Physics D》的一項研究中，研究人員表示，蜂蜜可用於製造「憶阻器」——這是一種類似於電晶體的元件，不僅可以處理數據，還能將數據儲存在記憶體中。
華盛頓州立大學工程與電腦科學學院副教授、該研究的作者Feng Zhao說：「這是一個結構簡單的小型元件，但它具有與人類神經元非常相似的功能。這意味著如果我們能將數百萬或數十億個這樣的蜂蜜憶阻器整合在一起，他們就能夠製造成一套功能類似於人腦的神經形態系統。」
在這項研究中，Feng Zhao和第一作者、華盛頓州立大學研究生 Brandon Sueoka將蜂蜜加工成固體形式並將其夾在兩個金屬電極之間，形成類似於人類突觸的結構，從而創建了憶阻器。然後，他們測試了蜂蜜憶阻器模擬突觸工作的能力，分別具有 100 和 500奈秒的高開關速度。該憶阻器還模擬了稱為脈衝時序依賴可塑性(STDP)和脈衝速率依賴可塑性(SRDP)的突觸功能，它們負責人腦中的學習過程並在神經元中保留新資訊。
華盛頓州立大學工程師們在微尺上製造了蜂蜜憶阻器，因此其大小大約相當於人類的頭髮。由Zhao領導的研究團隊計畫以奈米級進行開發，大約是人類頭髮的 1/1000，並將數百萬甚至數十億捆綁在一起，最終形成一個完整的神經形態運算系統。
目前，傳統的電腦系統基於所謂的馮諾依曼(von Neumann)架構。該架構以其創建者的名字命名，涉及輸入(通常是鍵盤和滑鼠)和輸出(例如監視器)。它還有一個 CPU 或中央處理單元，以及RAM或記憶體儲存。Zhao說，透過所有這些機制傳輸資料，從輸入到處理到記憶體再到輸出，至少與人腦相比需要大量的能量。例如，Fugaku超級電腦使用超過28兆瓦(MW)來執行，而大腦僅使用大約10到20W。
人腦有超過1000億個神經元，其中有超過 1000兆個突觸或連接。每個神經元都可以處理和儲存資料，這使得大腦比傳統電腦更高效，神經形態運算系統的開發人員均致力於模擬這種結構。
包括英特爾(Intel)和IBM在內的幾家公司已經發佈了神經形態晶片，每個晶片的「神經元」數量相當於1億多個，但這還遠不及大腦中的數字。許多開發人員仍在使用目前用於傳統電腦晶片的非再生和有毒材料。
許多研究人員，包括Zhao的團隊，正在尋找生物可分解和可再生的解決方案，用於這種具有前景的新型運算。Zhao還帶領使用蛋白質和其他糖類(如在蘆薈葉中發現的糖類)的研究，但也因此看到蜂蜜的巨大潛力。
他說：「蜂蜜不會變質。它的水分濃度非常低，因此細菌無法在其中生存。這意味著這些電腦晶片將在很長一段時間內非常穩定和可靠。」
華盛頓州立大學開發的蜂蜜憶阻器晶片應該能夠承受由神經形態系統產生的較低熱量，這些系統不像傳統電腦那樣熱。蜂蜜憶阻器還有助於減少電子垃圾。
他說：「當我們想要處理使用蜂蜜製電腦晶片的裝置時，只需輕鬆地將其溶解在水中。由於這些特殊特性，蜂蜜對於創建可再生和生物可分解的神經形態系統非常有用。」
Zhao並提醒道，這也意味著，就像傳統電腦一樣，用戶仍然必須避免將咖啡灑在電腦上。
本文原刊登於EDN China網站，夏菲編譯
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