Материал с «памятью формы» показал способность обучаться подобно мозгу
Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии обнаружили, что диоксид ванадия (VO2, соединение, используемое в электронике), способен «запоминать» не только прежнюю форму, но всю историю воздействий предыдущих внешних раздражителей. Об этом сообщает Science Blog. Перевод основных положений публикации представлен изданием Discover24.
Мохаммад Самизаде Нику, сотрудник Исследовательской лаборатории электроники мощности и широкозонной электроники EPFL (POWERlab), сделал случайное открытие во время исследования фазовых переходов в диоксиде ванадия. Выяснилось, что VO2 имеет изолирующую фазу релаксации при комнатной температуре и претерпевает резкий переход от изолятора к металлу при 68 °C, когда структура его решетки изменяется.
Классический VO2 обладает энергозависимой памятью, то есть материал возвращается в прежнее (изолирующее) состояние сразу после снятия возбуждения. Исследование Нику предполагало установить, сколько времени требуется VO2 для перехода из одного состояния в другое. Но в итоге обнаружились особые свойства «памяти» в структуре материала.
В своих экспериментах Самизаде Нику подавал электрический ток на образец VO2. Поскольку ток нагревал образец, это приводило к изменению его состояния, а после прекращения подачи тока материал возвращался в исходное состояние.
Когда Нику применил к материалу повторные импульсы тока, он обнаружил, что время, необходимое для изменения состояния, напрямую связано с «памятью» материала о прежних воздействиях. Как пояснил профессор Элисон Матиоли, руководитель лаборатории POWERlab, «мы не ожидали увидеть такой эффект памяти, и он не имеет ничего общего с электронными состояниями, а скорее с физической структурой материала. Ни один другой материал не ведет себя таким образом».
Далее исследователи установили, что VO2 способен помнить свой последний внешний раздражитель в течение примерно трех часов. «Эффект памяти на самом деле может сохраняться в течение нескольких дней, но в настоящее время у нас нет инструментов, необходимых для его измерения», – отметил Матиоли.
Исследователи провели множество измерений, чтобы прийти к своим выводам. Они также подтвердили свои результаты, применив новый метод к различным материалам в других лабораториях по всему миру. Это открытие воспроизводит отдельные процессы того, что происходит в мозгу, поскольку переключатели VO2 действуют точно так же, как нейроны.
«Открытие исследовательской группы EPFL важно потому, что эффект памяти, который они наблюдали, является врожденным свойством самого материала. Инженеры широко применяют эти материалы, и они могли бы улучшить процесс вычислений, реализовав большую емкость, скорость и миниатюризацию. Кроме того, непрерывная структурная память VO2 отличает его от обычных материалов, которые хранят данные в виде двоичной информации, зависящей от манипулирования электронными состояниями», – отмечает Science Blog.