Datorkrets av honung imiterar din hjärna

En grupp forskare har utvecklat ett bionedbrytbart datorkrets gjort av honung, som imiterar den mänskliga hjärnan och kommer att göra datorer både snabbare och energisnålare.

En grupp forskare har utvecklat ett bionedbrytbart datorkrets gjort av honung, som imiterar den mänskliga hjärnan och kommer att göra datorer både snabbare och energisnålare.

Shutterstock / Subbotina Anna

Datorer som imiterar den mänskliga hjärnan, neuromorfa datorer, är framtidens datorer.

Det finns dock ett problem. De måste använda många kretsar, som ofta är gjorda av icke-bionedbrytbara material som kisel och silikon. Det är energikrävande och skadligt för miljön.

Lösningen finns emellertid redan i naturen, visar nya försök – överraskande nog i form av honung.

Emulerar din hjärnas neuroner

Neuromorfa datorer är framtagna för att imitera de neuroner och synapser vi har i den mänskliga hjärnan.

Till skillnad från våra traditionella datorer är neuromorfa datorer både snabbare och långt mer energivänliga.

Superdatorn Fugaku i Japan använder exempelvis upp emot 28 megawatt (drygt 28 miljoner watt) för att fungera, medan människohjärnan däremot kräver mellan 10 och 20 watt.

En forskargrupp från Washington State University kan göra dessa datorer mer hållbara genom att framställa memristorer av honung.

När vi vill göra oss av med enheter som använder kretsar gjorda av honung kan vi lätt lösa upp dem i vatten. Dr. Feng Zhao, Washington State University

En memristor – ordet är sammansatt av memory och resistance, det vill säga minne och motstånd – är ett kretselement inom elektroniken, som påminner om en transistor.

Men i motsats till transistorn reglerar memristorn inte bara energin. Den sparar även data i sitt minne i form av ett variabelt motstånd.

"Detta är en mycket liten enhet med en enkel struktur, men den har många funktioner liknande dem i ett mänskligt neuron", berättar Feng Zhao, som leder studien, på universitetets webbplats.

"Det betyder att om vi kan integrera miljontals eller miljardtals av dessa honungsmemristorer, kan de omvandlas till ett neuromorfiskt system, som fungerar mycket likt en mänsklig hjärna."

Datorerna ligger ännu långt efter

För att framställa dessa honungsmemristorer har Zhao och hans kolleger omvandlat honung till fast form, för att därefter klämma den fasta honungen mellan två metallelektroder, vilket bildar en struktur som liknar en mänsklig synaps.

Just nu är de stora som ett människohår, men målet är att de blir drygt 1/1000 av ett människohår.

Sedan testade de honungsmemristorernas prestanda genom att imitera synapserna i hjärnan när de aktiveras och stängs av vid höga hastigheter på 100 respektive 500 nanosekunder.

Memristorerna imiterade också några synapsfunktioner som påverkar inlärningsprocessen i den mänskliga hjärnan och lagring av ny information i neuronerna.

2021 lanserade Intel den neuromorfiska kretsen Loihi 2 på marknaden. Loihi 2 kan simulera en miljon neuroner. Den mänskliga hjärnan har fler än 100 miljarder.

© Intel

Den mänskliga hjärnan har mer än 100 miljarder neuroner, som både kan behandla och lagra data med mer än 1 000 biljoner synapser.

Det finns i dag neuromorfa kretsar som motsvarar mer än 100 miljoner neuroner per krets och det är mycket långt ifrån de 100 miljarder som hjärnan har till sitt förfogande.

Bryts lätt ner i en vattenhink

Därför måste det produceras väldigt många memristorer, som för tillfället framställs av icke-förnybara och giftiga material. Men det ska honungskomponenterna ändra på.

Förutom att det är nedbrytbart kan honung även motstå den värma som utvecklas i neuromorfa datorer. Även där har honungen andra fördelar.

"Den har en mycket låg fuktkoncentration, vilket gör att bakterier inte kan överleva i den. Det innebär att dessa datorkretsar kommer att vara mycket stabila och pålitliga under mycket lång tid", berättar Zhao och fortsätter:

"När vi vill göra oss av med enheter som använder kretsar gjorda av honung kan vi lätt lösa upp dem i vatten."