புதிய தொழில்நுட்பமானது மிகவும் குறைவான ஆற்றலைப் பயன்படுத்தும் போது சிக்கலான பணிகளை விரைவாகவும் துல்லியமாகவும் செய்ய கணினிகளை அனுமதிக்கும்.

ஒரு புதிய மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் சாதனம் மின் துடிப்புகளைப் பயன்படுத்தி தேவைக்கேற்ப கணினி வன்பொருளை நிரல் செய்து மறுநிரலாக்கம் செய்யலாம்

கணினி பெறும் தகவலின் அடிப்படையில் அதன் சுற்றுகளை மீண்டும் இணைக்க கற்றுக்கொண்டால் என்ன செய்வது?

அமெரிக்க எரிசக்தித் துறையின் (DOE) ஆர்கோன் தேசிய ஆய்வகத்தை உள்ளடக்கிய பல நிறுவன ஒத்துழைப்பு, அதைச் செய்யக்கூடிய கணினி சில்லுகளை உருவாக்கப் பயன்படும் ஒரு பொருளை உருவாக்கியுள்ளது. மூளையின் செயல்பாடுகளை நகலெடுக்க “நியூரோமார்பிக்” சர்க்யூட்ரி மற்றும் கணினி கட்டமைப்பைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் இது இதை அடைகிறது. பர்டூ பல்கலைக்கழக பேராசிரியர் ஸ்ரீராம் ராமநாதன் தலைமை தாங்கினார்.

“புதிய விஷயங்களைக் கற்றுக்கொள்வதன் விளைவாக மனித மூளை உண்மையில் மாறக்கூடும்” என்று ஆர்கோன் மற்றும் இல்லினாய்ஸ் சிகாகோ பல்கலைக்கழகத்தில் ஒரு கூட்டு நியமனத்துடன் காகித இணை ஆசிரியரான சுப்பிரமணியன் சங்கரநாராயணன் கூறினார். “இப்போது இயந்திரங்கள் தங்கள் சுற்றுகளை மூளை போன்ற முறையில் மறுகட்டமைக்க ஒரு சாதனத்தை உருவாக்கியுள்ளோம்.”

இந்த திறனுடன், செயற்கை நுண்ணறிவு அடிப்படையிலான கணினிகள் மிகவும் குறைவான ஆற்றலைப் பயன்படுத்தும் போது கடினமான வேலைகளை விரைவாகவும் துல்லியமாகவும் செய்யக்கூடும். சிக்கலான மருத்துவப் படங்களைப் பகுப்பாய்வு செய்வது ஒரு உதாரணம். விண்வெளியில் உள்ள தன்னாட்சி கார்கள் மற்றும் ரோபோக்கள் அனுபவத்தைப் பொறுத்து தங்கள் சுற்றுகளை மாற்றியமைக்கக்கூடிய ஒரு எதிர்கால உதாரணம்.

நிக்கலேட்டில் உள்ள ஹைட்ரஜன் அயனிகள் வெவ்வேறு மின்னழுத்தங்களில் நான்கு செயல்பாடுகளில் ஒன்றை செயல்படுத்துகின்றன (மேலே உள்ள பிளாட்டினம் மற்றும் தங்க மின்முனைகளால் பயன்படுத்தப்படுகிறது). செயல்பாடுகள் செயற்கை சினாப்ஸ், செயற்கை நியூரான், மின்தேக்கி மற்றும் மின்தடையம் ஆகும். மின்தேக்கி மின்னோட்டத்தை சேமித்து வெளியிடுகிறது; மின்தடை அதை தடுக்கிறது. கடன்: ஆர்கோன் தேசிய ஆய்வகம்

புதிய சாதனத்தில் உள்ள முக்கிய பொருள் நியோடைமியம், நிக்கல் மற்றும் ஆக்ஸிஜனைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் இது பெரோவ்ஸ்கைட் நிக்கலேட் (NdNiO3) என குறிப்பிடப்படுகிறது. குழு இந்த பொருளை ஹைட்ரஜனுடன் உட்செலுத்தியது மற்றும் அதனுடன் இணைக்கப்பட்ட மின்முனைகள் வெவ்வேறு மின்னழுத்தங்களில் மின் துடிப்புகளைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கின்றன.

“நிக்கலேட்டில் எவ்வளவு ஹைட்ரஜன் உள்ளது, அது எங்கே உள்ளது, மின்னணு பண்புகளை மாற்றுகிறது” என்று சங்கரநாராயணன் கூறினார். “மேலும் அதன் இருப்பிடத்தையும் செறிவையும் வெவ்வேறு மின் துடிப்புகள் மூலம் மாற்றலாம்.”

“இந்தப் பொருள் பல அடுக்கு ஆளுமையைக் கொண்டுள்ளது” என்று காகித இணை ஆசிரியரும் ஆர்கோன் இயற்பியலாளருமான ஹுவா சோவ் கூறினார். “இது அன்றாட மின்னணுவியலின் இரண்டு வழக்கமான செயல்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது – மின்னோட்டத்தை இயக்குதல் மற்றும் தடுப்பது மற்றும் மின்சாரத்தை சேமித்தல் மற்றும் வெளியிடுதல். மூளையில் உள்ள ஒத்திசைவுகள் மற்றும் நியூரான்களின் தனித்தனி நடத்தை போன்ற இரண்டு செயல்பாடுகளைச் சேர்ப்பது உண்மையில் புதியது மற்றும் குறிப்பிடத்தக்கது. ஒரு நியூரான் என்பது ஒரு ஒற்றை நரம்பு செல் ஆகும், இது சினாப்சஸ் வழியாக மற்ற நரம்பு செல்களுடன் இணைக்கிறது. நியூரான்கள் வெளி உலகத்தை உணரத் தொடங்குகின்றன.

அதன் பங்களிப்பிற்காக, ஆர்கோன் குழு வெவ்வேறு மின்னழுத்தங்களின் கீழ் நிக்கலேட் சாதனத்தில் என்ன நடக்கிறது என்பதற்கான கணக்கீட்டு மற்றும் சோதனை குணாதிசயத்தை மேற்கொண்டது. அதற்காக, அவர்கள் ஆர்கோனில் உள்ள DOE ஆஃபீஸ் ஆஃப் சயின்ஸ் பயனர் வசதிகளை நம்பியிருந்தனர்: மேம்பட்ட ஃபோட்டான் மூல, ஆர்கோன் தலைமைக் கணினி வசதி மற்றும் நானோ அளவிலான பொருள்களுக்கான மையம்.

மின்னழுத்தத்தை மாற்றுவது நிக்கலேட்டுக்குள் ஹைட்ரஜன் அயனிகளின் இயக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்துகிறது என்பதை சோதனை முடிவுகள் நிரூபித்தன. ஒரு குறிப்பிட்ட மின்னழுத்தம் ஹைட்ரஜனை நிக்கலேட் மையத்தில் குவித்து, நியூரான் போன்ற நடத்தையை உருவாக்குகிறது. ஒரு வித்தியாசமான மின்னழுத்தம் ஹைட்ரஜனை மையத்திலிருந்து வெளியேற்றுகிறது, இது ஒத்திசைவு போன்ற நடத்தையை அளிக்கிறது. இன்னும் வெவ்வேறு மின்னழுத்தங்களில், ஹைட்ரஜனின் விளைவான இடங்கள் மற்றும் செறிவு ஆகியவை கணினி சில்லுகளின் ஆன்-ஆஃப் நீரோட்டங்களை வெளிப்படுத்துகின்றன.

“இந்த பொறிமுறையை அணு அளவில் வெளிப்படுத்தும் எங்கள் கணக்கீடுகள் மிகவும் தீவிரமானவை” என்று ஆர்கோன் விஞ்ஞானி சுக்ரிதி மன்னா கூறினார். ஆர்கோன் லீடர்ஷிப் கம்ப்யூட்டிங் வசதி மட்டுமல்ல, லாரன்ஸ் பெர்க்லி நேஷனல் லேபரட்டரியில் உள்ள DOE ஆஃபீஸ் ஆஃப் சயின்ஸ் பயனர் வசதியான நேஷனல் எனர்ஜி ரிசர்ச் சயின்டிஃபிக் கம்ப்யூட்டிங் சென்டரின் கணக்கீட்டு குதிரைத்திறனையும் குழு நம்பியுள்ளது.

மேம்பட்ட ஃபோட்டான் மூலத்தின் பீம்லைன் 33-ஐடி-டி சோதனைகளில் இருந்து, பொறிமுறையின் உறுதிப்படுத்தல் ஓரளவுக்கு வந்தது.

“பல ஆண்டுகளாக நாங்கள் பர்டூ குழுவுடன் மிகவும் ஆக்கப்பூர்வமான கூட்டுறவைக் கொண்டிருந்தோம்,” என்று Zhou கூறினார். “இங்கே, வெவ்வேறு மின்னழுத்தங்களின் கீழ் நிக்கலேட்டுக்குள் அணுக்கள் எவ்வாறு ஒழுங்கமைக்கப்படுகின்றன என்பதை குழு தீர்மானித்தது. ஹைட்ரஜனின் இயக்கத்திற்கு அணு அளவில் பொருளின் பதிலைக் கண்காணிப்பது மிகவும் முக்கியமானது.”

அணியின் நிக்கலேட் சாதனம் மூலம், விஞ்ஞானிகள் செயற்கை நியூரான்கள் மற்றும் ஒத்திசைவுகளின் வலையமைப்பை உருவாக்க வேலை செய்வார்கள், அவை அனுபவத்திலிருந்து கற்றுக் கொள்ளவும் மாற்றவும் முடியும். புதிய தகவல்களுடன் வழங்கப்படுவதால், இந்த நெட்வொர்க் வளரும் அல்லது சுருங்கிவிடும், இதனால் தீவிர ஆற்றல் திறனுடன் செயல்பட முடியும். மேலும் அந்த ஆற்றல் திறன் குறைந்த செயல்பாட்டுச் செலவுகளாக மொழிபெயர்க்கிறது.

குழுவின் சாதனத்தை ஒரு கட்டுமானத் தொகுதியாகக் கொண்ட மூளையால் ஈர்க்கப்பட்ட மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் ஒரு பிரகாசமான எதிர்காலத்தைக் கொண்டிருக்கக்கூடும். செமிகண்டக்டர் தொழில் நடைமுறைகளுக்கு இணங்கக்கூடிய நுட்பங்கள் மூலம் அறை வெப்பநிலையில் சாதனத்தை உருவாக்க முடியும் என்பதால் இது குறிப்பாக உள்ளது.

ஆர்கோன் தொடர்பான பணிகளுக்கு DOE அடிப்படை ஆற்றல் அறிவியல் அலுவலகம் மற்றும் விமானப்படை அறிவியல் ஆராய்ச்சி அலுவலகம் மற்றும் தேசிய அறிவியல் அறக்கட்டளை ஆகியவை நிதியளித்தன.

குறிப்பு: ஹை-டியான் ஜாங், டே ஜூன் பார்க், ANM Nafiul Islam, Dat SJ Tran, Sukriti Manna, Qi Wang, Sandip Mondal, Haoming Yu, Suvo Banik, Shaobo Cheng, Hua Zhou, “செயற்கை நுண்ணறிவுக்கான மறுகட்டமைக்கக்கூடிய பெரோவ்ஸ்கைட் நிக்கலேட் எலக்ட்ரானிக்ஸ்” சம்பத் கமகே, சயந்தன் மஹாபத்ரா, யிமேய் ஜு, யோஹன்னஸ் அபேட், நான் ஜியாங், சுப்ரமணியன் கேஆர்எஸ் சங்கரநாராயணன், அப்ரோனில் சென்குப்தா, கிறிஸ்டோஃப் டீச்சர் மற்றும் ஸ்ரீராம் ராமநாதன், 3 பிப்ரவரி 2022, அறிவியல்.
DOI: 10.1126/science.abj7943