Opis projektu
Neuromorficzne „zdrowie” mózgu –poprawa wydajności memrystorów
Memrystory lub rezystory pamięciowe zostały po raz pierwszy zaproponowane prawie pół wieku temu jako czwarty, obok rezystorów, kondensatorów i cewek indukcyjnych, podstawowy element składowy obwodów elektrycznych. Nie było jednak jasne, jak je zbudować. Pierwsza demonstracja takiego elementu miała miejsce w 2008 roku dzięki wykorzystaniu właściwości elektrycznych niektórych urządzeń w nanoskali. Dzięki możliwości ciągłej regulacji rezystancji i jej „zapamiętywaniu” nawet po wyłączeniu zasilania materiały te mogą działać zarówno jako synapsy, jak i przechowywać „wspomnienia”. Mimo że potencjału, by przekształcić je w technologię umożliwiającą przetwarzanie neuromorficzne, nadal potrzebujemy dla nich wsparcia technologicznego. Finansowany ze środków UE projekt COFFEE optymalizuje właściwości fizyczne i funkcjonalne memrystorów wykonanych z włókien przewodzących w celu wykonywania zadań obliczeniowych w sieciach neuronowych.
Cel
With modern data demands and computational burdens rapidly expanding, technology must quickly move beyond the traditional von Neumann architecture that has driven computational advances since the 20th century. Taking its inspiration from the remarkable plasticity and power efficiency of the human brain, neuromorphic computing offers a promising approach to overcome the fundamental limitations imposed by the von Neumann architecture and the imminent demise of Moore’s Law. One notable formulation of neuromorphic hardware relies on analog memory elements called memristors (resistive switching devices). While resistive switching is a well-known phenomenon, its implementation in neuromorphic computing currently suffers from several serious issues, including significant device-to-device variations, binary (as opposed to analog) switching and cycle-to-cycle variability. In COFFEE (Controlling and Observing Filaments For Enhanced memristive Elements), we seek to overcome these shortcomings by studying the fundamental materials physics of conductive filaments as well as through iterative and targeted device optimization efforts. We will utilize novel experimental techniques, including in operando transmission electron microscopy (TEM) and scanning thermal microscopy (SThM), to visualize the formation and behavior of conductive filaments in practical devices. Insights gained from filament visualization experiments will be used to modify device design through geometric, chemical, and electrode engineering in the hopes of improving device performance. Improved memristors will be used for the fabrication of cross-bar arrays to perform benchmark computational tasks in neural network hardware and for neural network simulations. Through the study of conductive filaments and targeted engineering efforts, the performance of filamentary memristors can likely be dramatically improved and their implementation in viable neuromorphic technologies can move closer to reality.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordynator
8803 Rueschlikon
Szwajcaria