Computers die de menselijke hersenen nabootsen, neuromorfe computers, hebben de toekomst.
Er is echter één probleem: ze hebben veel chips nodig, die vaak gemaakt zijn van niet-biologisch afbreekbare materialen als silicium en siliconen. Dit is energie-intensief en slecht voor het milieu.
De oplossing is echter in de natuur te vinden, zo blijkt uit nieuwe experimenten – verrassend genoeg in honing.
Neuronen worden nagebootst
Neuromorfe computers kunnen de neuronen en synapsen van ons brein nabootsen.
In tegenstelling tot onze traditionele computers zijn neuromorfe computers zowel sneller als veel energiezuiniger.
Zo verbruikt de supercomputer Fugaku in Japan 28 megawatt (ruim 28 miljoen watt) als hij draait, terwijl het menselijk brein tussen de 10 en 20 watt verbruikt.
Een onderzoeksteam van de Washington State University kan deze computers duurzamer maken door memristors van honing te bouwen.
Als we apparaten die computerchips van honing gebruiken willen afdanken, kunnen we ze gewoon oplossen in water. Dr. Feng Zhao, Washington State University
Een memristor (een combinatie van memory en resistor, dus geheugen en weerstand) is een schakelelement in de elektronica dat lijkt op een transistor.
Maar in tegenstelling tot de transistor regelt de memristor niet alleen stroom. Hij slaat in zijn geheugen ook gegevens op in de vorm van een variabele weerstand.
’Dit is een heel klein apparaatje met een eenvoudige structuur, maar het heeft veel functies die lijken op die van een menselijk neuron,’ zegt Feng Zhao, die de studie leidt, op de website van de universiteit.
’Dit betekent dat als we miljoenen of miljarden van deze honingmemristors samen kunnen integreren, ze omgevormd kunnen worden tot een neuromorf systeem dat heel erg lijkt op een menselijk brein.’
Computers blijven nog ver achter
Om de honingmemristors te maken, zetten Zhao en zijn team honing om in vaste vorm, waarna ze die tussen twee metalen elektroden klemden, waardoor een structuur ontstond die lijkt op een menselijke synaps.
Nu zijn ze zo groot als een mensenhaar, maar uiteindelijk moeten ze 1000 keer zo klein worden.
Vervolgens testten ze de prestaties van de honingmemristors door de synapsen in de hersenen na te bootsen met hoge aan- en uitschakelsnelheden van respectievelijk 100 en 500 nanoseconden.
De memristors bootsten ook enkele synapsfuncties na die van invloed zijn op leerprocessen in het menselijk brein en het opslaan van nieuwe informatie in neuronen.
In 2021 lanceerde Intel de neuromorfe chip Loihi 2. Loihi 2 kan 1 miljoen neuronen simuleren. Het menselijk brein heeft er meer dan 100 miljard.
Onze hersenen hebben ruim 100 miljard neuronen, die met meer dan 1000 biljoen synapsen gegevens kunnen verwerken en opslaan.
Er bestaan al neuromorfe chips met het equivalent van meer dan 100 miljoen neuronen per chip, een fractie van de 100 miljard in de hersenen.
Chips lossen op in water
Daarom moeten er veel memristors gemaakt worden, wat nu op een niet-duurzame manier met giftige materialen gebeurt. Daar brengt de honing verandering in.
Honing is niet alleen biologisch afbreekbaar, maar ook bestand tegen de hitte die in neuromorfe computers ontstaat. En het goedje heeft ook andere voordelen.
’Het heeft een zeer lage vochtconcentratie, waardoor bacteriën er niet in overleven. Dat betekent dat deze computerchips heel lang heel stabiel en betrouwbaar zullen zijn,’ zegt Zhao. Hij vervolgt:
‘Als we apparaten die computerchips van honing gebruiken willen afdanken, kunnen we ze gewoon oplossen in water.’