Nano tellerden üretilen Yapay Sinapslar

B:Nöronlar ve bağlantıları

Almanya’daki Jülich Araştırma Merkezi liderliğinde gerçekleştirilen çalışmada nanotelleri kullanan araştırmacılar, bir hafızası varmış gibi çalışabilen yapay sinapslar üretti. Beynimizde bir nörondan diğerine aktarım yapılırken, bu aktarımı gerçekleştiren sinapslarda bir hafıza oluşuyor. Yapay sinapslar işte bu biyolojik çalışma mekanizmasını taklit edebiliyor. Enformasyonu kaydedip işleyebilen yapay sinapslar aynı anda birçok sinyali alabilme becerisine de sahip. Oksit kristal nanotellerden üretilen sinapslar, insan beynini taklit eden nöromorfik işlemcilerde kullanılacak. Biyolojik nöron ve sinaps ilişkileri üzerine kurulu bu işlemciler öğrenme yetisine de sahip oluyor. Biyolojik mühendislikten yola çıkılarak tasarlandıkları için zorlu problemleri çözebilmek için de umut vaat ettikleri söylenebilir.

Yapay zekâ çalışmaları hızlanınca, son yıllarda bilgisayar sistemleri öyle gelişti ki artık otonom araçları kullanıyor, uzun metinleri çok az hatayla çevirebiliyor, satrançta dünya şampiyonlarını yeniyor ve birbirinden şaşırtıcı beceriler sergiliyorlar. Ancak insan beynindekine benzer sinyal üretimine de ihtiyaçları var. Buna sahip nöral ağlarda veriler paralel işleniyor.

Nöromorfik yongalarla çalışan sistemler insan beyninin çalışma mekanizmasını taklit ettiği için son derece önemli avantajları var. Tıpkı beynimizdeki nöronlar gibi çalışan işlemcilerin birbirlerine ağlarla bağlandığı bu sistemlerde bir ‘nöronun’ hasar görüp devreden çıkması durumunda hemen başka bir nöron o görevi devralıyor. Dahası, pratik yaptıkça kendini geliştiriyor. Örneğin yeni öğrenmeye başladığımız bir müzik aletiyle ne kadar çok çalışırsak, beynimizde o kadar yeni bağlantı kurulup, bunlar için kısa yollar oluşturulur ki bu da zaten öğrenme dediğimiz şeydir. Bu olduğunda, bir bölgeden diğerine iletilen sinyaller kendilerine özgü yolları kullanmaya başlar. Biyolojik tabanlı bu işlemciler de benzer şekilde çalışıyor.

Günümüzün yarı iletken teknolojisi sayesinde, hedeflenen fonksiyonlara erişebilmeye başladık” diyen Jülich’den Ilia Valov; “Yine de bu sistemlerin sadece belirli uygulamalar için elverişli olduğunu, çok yer kapladıklarını ve çalışmak için olağanüstü enerjiye ihtiyaç duyduklarını hatırlatalım. Bizim çinko oksit kristallerinden üretilen nanotellerimiz, tabiatı gereği verileri hem işleyip hem de depolayabilme becerisine sahip. Ama bir şey daha başardık; boyutlarını olağanüstü derecede küçülttük ve enerji verimliliği elde ettik.

Elektron mikroskobuyla çekilen bu fotoğraf bir nanoteli gösteriyor. Mavi bölüm nanotelin gümüş elektrotları, sarı kısmıysa platin elektrotlar. Gümüş iyonlarından üretilen mavi baloncuklar, elektrotlar arasında köprü kurarak direncini artırıyor.

Biyolojik temelli bilgisayarlar için en iyi aday olarak görülen bu sistemler, üzerlerinden geçen elektrik akımını da ayarlayabiliyor. Hatta akım kesilse bile bu veriyi koruyabiliyorlar. Araştırma ortaklarından Turin Politeknik Üniversitesi’nde üretilen nanotelleri kullanan bilim insanları, insan saçından 1.000 kat ince olan bu teller sayesinde sistemi küçültmeyi ve hızlandırmayı başardı.

Nanotellerin üretimiyse aslında oldukça basit bir yönteme dayanıyor. Belirli materyallerden, termal buharlaştırma denilen süreçle elde ediliyorlar. Isı etkisiyle gerçekleşen buharlaşmada, buharlaşan atomlar bir malzeme üzerinde yoğunlaştırılınca ortaya nanoteller çıkıyor.

Bunları işlevsel hücrelere dönüştürmek için tellerin iki ucu platin ve gümüş metallere tutturulunca bu metaller elektrota dönüşüyor. Elektrik akımı verildiğindeyse iyonları serbest kalmaya başlıyor ve metal iyonları tellerin yüzeyine yayılıp iletkenliğini değiştiriyor.


POPULAR SCIENCE / Ocak 2019

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir