Eine bahnbrechende Entdeckung an der Universität Limerick in Irland hat zum ersten Mal gezeigt, dass unkonventionelle gehirnähnliche Berechnungen selbst auf der winzigen Skala von Atomen und Molekülen möglich sind.
Forscher des Bernal Institute der University of Limerick Sie arbeiteten mit einem internationalen Team von Wissenschaftlern. Das Ziel? Schaffung einer neuen Art von organischem Material, das aus seinem früheren Verhalten „lernen“ kann.
Sie nennen es einen „dynamischen molekularen Schalter“ und beschreiben seine Entdeckung und Eigenschaften in einer neuen Studie in der internationalen Fachzeitschrift Nature Materials.
die Studie
Das multinationale Team unter der Leitung von Damien Thompson, Christian Nijhuis ed Enrique del Barco Es hat eine zwei Nanometer dicke Molekülschicht entwickelt (50.000 Mal dünner als eine Haarsträhne), die sich an ihre Geschichte „erinnert“, wenn Elektronen durch sie hindurchgehen.
„Die Werte der Ein-/Aus-Zustände ändern sich in diesem Material ständig“, erklärt Professor Thompson. „Das stellt eine bahnbrechende neue Alternative zu herkömmlichen digitalen Schaltern auf Siliziumbasis dar, die nur ein- oder ausgeschaltet werden können.“
Der dynamische organische Schalter kann im Wesentlichen das Pawlowsche „Ruf-und-Antwort“-Gehirn-ähnliches synaptisches Verhalten nachahmen.
Berechnung wie in Gehirn
Um das dynamische Verhalten von Synapsen auf molekularer Ebene nachzubilden, kombinierten die Forscher schnellen Elektronentransfer (ähnlich schnellen Depolarisationsprozessen in der Biologie) mit langsamer diffusionsbegrenzter Protonenkopplung (ähnlich der Rolle von Neurotransmittern).
„Die Community weiß seit langem, dass die Siliziumtechnologie völlig anders funktioniert als unser Gehirn“, sagen die Forscher.
Aus diesem Grund verwendeten wir neuartige elektronische Materialien auf Basis „weicher“ Moleküle, um gehirnähnliche Computernetzwerke zu emulieren.
Mögliche Anwendungen
Dieser echte Durchbruch eröffnet eine völlig neue Palette adaptiver und rekonfigurierbarer Systeme und schafft neue Möglichkeiten in der nachhaltigen und umweltfreundlichen Chemie, von der effizienteren chemischen Produktion von Pharmazeutika und anderen Mehrwertchemikalien bis hin zur Entwicklung neuer organischer Materialien für die Herstellung mit hoher Dichte Verarbeitung und Speicher großer Rechenzentren.
Mit anderen Worten, es ebnet den Weg für eine nachhaltigere Computernutzung.
„Das ist erst der Anfang“, erklärt Thompson. „Wir engagieren uns bereits für den Ausbau dieser neuen Generation intelligenter molekularer Materialien, die die Entwicklung nachhaltiger Alternativtechnologien zur Bewältigung großer Energie-, Umwelt- und Gesundheitsherausforderungen ermöglichen werden.“
