IBM gebruikt faseveranderingsgeheugen voor kunstmatige hersencellen

IBM Research in Zürich denkt dat faseveranderingsgeheugen de sleutel kan zijn tot efficiënte kunstmatige neurale circuits. In Nature Nanotechnology beschrijft het bedrijf hoe het een materiaal gebruikt dat ook in herschrijfbare dvd’s te vinden is om de actiepotentiaal van een biologische hersencel na te bootsen. Een 90 nm-testchip met vijfhonderd kunstmatige neuronen bleek in staat te zijn een aantal eenvoudige signaalbewerkingstoepassingen te kunnen uitvoeren.

In een biologisch neuron worden elektrische pulsen die het ontvangt van verschillende andere hersencellen opgeteld in het ladingsverschil tussen de binnen- en buitenkant. Wanneer deze membraanpotentiaal groter wordt dan een drempelwaarde, genereert het neuron zelf een elektrische puls voor alle aangesloten zenuwcellen. De membraanpotentiaal vervalt vervolgens en het hele proces begint opnieuw.

IBM bootst dit na met een laagje GeSbTe tussen twee elektroden, dat met een elektrische puls in een amorfe, elektrisch isolerende toestand wordt gebracht. Onder invloed van kleine elektrische pulsjes begint het materiaal langzaam weer te kristalliseren. Na een aantal pulsen is de kristallisatie zo ver gevorderd dat de schakeling geleidend wordt en er een stroompje gaat lopen. Een reset-puls brengt het materiaal vervolgens weer in isolerende toestand.