Nhờ công tắc siêu dẫn "khớp thần kinh", máy tính có thể vận hành như não người

Các nhà nghiên cứu tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (NIST) tại Colarado đã phát triển công tắc siêu dẫn có thể học hỏi như tế bào thần kinh trong cơ thể người.

Công tắc này được gọi là "khớp thần kinh", có thể kết nối các bộ xử lý và bộ nhớ bên trong các máy tính tương lai hoạt động như não người. Công trình nghiên cứu này đã được đăng trên tạp chí Science Advances.

Nghiên cứu chỉ rõ nút công tắc này của NIST chính là phần còn thiếu của máy tính mô phỏng thần kinh. Với trọng tâm là hướng tới một loại trí tuệ nhân tạo mới, các máy tính này có thể giúp đẩy nhanh việc nhận thức và ra quyết định cho các ứng dụng như xe tự lái và chẩn đoán ung thư.

Khớp thần kinh sinh học là một kết nối hoặc công tắc giữa hai tế bào não. Trong khi đó, khớp thần kinh nhân tạo của NIST, một ống trụ kim loại có đường kính 10 micromét, đóng vai trò là công tắc kết nối giữa dòng điện đi vào và tín hiệu đầu ra. Cách thức công tắc này hoạt động giống với cách khớp thần kinh chuyển đổi tín hiệu nhanh chóng giữa hai tế bào não.

Theo nghiên cứu, khớp thần kinh nhân tạo NIST có thể được sử dụng trong máy tính mô phỏng não bộ con người được làm từ các bộ phận siêu dẫn, có thể truyền điện mà không bị cản trở, do đó mang lại hiệu suất cao hơn các thiết kế khác dựa trên chất bán dẫn hay phần mềm. Các dữ liệu có thể được truyền đi, xử lý và lưu trữ trong các dòng nam châm.

Khớp thần kinh nhân tạo NIST có nhu cầu năng lượng thấp hơn so với khớp thần kinh con người. Trong khi một tế bào thần kinh của con người có thể xử lý 50 lần/giây, khớp thần kinh của NIST có khả năng truyền dẫn 1 tỷ lần/giây. Sự truyền dẫn giữa tế bào và bộ xử lý càng lớn, thì kết nối càng mạnh. Do đó, cả khớp thần kinh sinh học và nhân tạo đều có thể duy trì và tạo ra mạch nối mới.

Khớp thần kinh nhân tạo mới này sẽ được dùng để sản xuất máy tính mô phỏng não bộ, có thể hoạt động như não người. Trước đây, các thiết bị siêu dẫn khác mô phỏng tế bào não người và sự truyền dẫn đã từng được phát triển, song vẫn còn thiếu các khớp nối thần kinh hoạt động hiệu quả.

Khớp thần kinh nhân tạo của NIST có thể là một phát minh quan trọng kết nối toàn bộ chúng lại với nhau. Đặc biệt, các khớp có thể sắp xếp thành 3 chiều để tạo ra hệ thống lớn hơn dùng cho điện toán.

Các nhà nghiên cứu NIST đã tạo ra mô hình mạch nối để mô phỏng cách thức một hệ thống như vậy hoạt động.