Dr. Yong-hun Kim ve Jeong-Dae Kwon liderliğindeki bir araştırma ekibi, lityum-iyon pil malzemelerinden ince bir katman oluşturarak, yüksek yoğunluklu ve yüksek güvenilirliğe sahip dünyadaki ilk nöromorfik yarı iletken cihazı başarıyla yarattı. Bunu, son zamanlarda popüler hale gelen lityum-iyon pillerin hayati bir bileşeni olan ultra ince lityum iyonları oluşturarak ve iki boyutlu nanomalzemelerle kaynaştırarak yaptılar. Çalışma ekibi Kore Malzeme Bilimi Enstitüsü’nün Yüzey ve Nano Malzemeler Bölümü’nden (KIMS).
Nöromorfik bir yarı iletken cihaz, insan beynindekilere benzeyen sinapsları ve nöronları kullanarak bilgiyi işler ve depolar. Bilgileri eş zamanlı olarak işlemek ve depolamak için sinaptik cihaz nöronlardan uyarılar alır ve sinaptik ağırlığı (bağlantı gücü) farklı şekillerde düzenler. Özellikle, sinaptik ağırlıkların doğrusallığı ve simetrisi sayesinde düşük güçlü örüntü tanıma mümkün olmaktadır.
Geleneksel olarak, sinaptik ağırlıkları düzenlemek için heterojen malzeme yüzeylerindeki oksijen iyonları veya yük tuzakları kullanılmıştır. Ancak bu durumda, iyonların hareketini dış elektrik alana göre yönlendirmek zordur. Araştırmacılar, bu sorunu yüksek yoğunluklu bir yapay zekâ yarı iletken cihazı ile aşmak için lityum iyonlarının dış elektrik alana göre hareketliliğini korurken ince bir tabaka yöntemi geliştirdi. Birkaç on nanometre kalınlığa sahip olan ince film, yonga ölçeğinde kalınlığı düzenlerken hassas desen işlemeye olanak tanıyor.
Filmi oluşturmak için çalışma ekibi tarafından yarı iletken üretiminde yaygın olan vakum püskürtme biriktirme tekniği kullanıldı. Biriktirilen film 100 nanometreden daha az bir kalınlığa sahiptir. Bir silikon gofret alt tabakası üzerinde oluşturulan transistör tipi bir cihaza dışarıdan bir elektrik alanı verildiğinde, yüklü lityum ince filmdeki lityum iyonları göç ederek kanalın iletkenliğinin hassas bir şekilde düzenlenmesini sağlar.
Bu sinaps cihazı, çalışma ekibi tarafından bir yapay sinir ağı öğrenme modeli tasarlamak ve el yazısı görüntü örüntüsü tanıma oluşturmak için kullanıldı. Yapay zeka yarı iletken cihazı, 500’den fazla kez tekrarlanan bir elektrik alanında bile ince ayarlanmış sinaptik ağırlığın özelliklerini koruyarak, yaklaşık %96,77’lik bir el yazısı deseni tanıma oranı sergiliyor.
Çalışma ekibine göre, “Standart CPU ve bellek, von Neumann tarzı bilgi işleme cihazı ve bilgi depolama cihazı, yeni nesil nöromorfik yarı iletken teknolojimiz için gerekli değildir. El yazısı desenleri gibi resimleri öğrenmenin ve tanımanın yanı sıra, aynı anda bilgi işleyebilir ve depolayabilir. Bu teknolojinin, üst düzey nöromorfik donanım sistemleri, dokunsal aygıtlar ve görüş sensörleri de dahil olmak üzere çeşitli düşük güçlü yapay zeka aygıtlarında kullanılması beklenmektedir.”
Kaynak: techxplore
