Spintronisch brein kan zuiniger worden dan digitaal IC

Onderzoekers van de Amerikaanse Purdue University en Intel hebben een aantal ideeën voorgesteld voor een halfgeleider-IC die op vergelijkbare wijze werkt als hersenweefsel, met spintronica als basis. Ze denken dat dit van pas komt bij het bouwen van neurale netwerken voor bijvoorbeeld beeldverwerking. Ze hebben nog geen daadwerkelijke circuits gebouwd.

Net als IC‘s schakelen hersencellen elektrisch, maar de werking is anders. Signalen worden bijvoorbeeld gecodeerd als pulstreintjes langs de synapsen, de ’kabels‘ tussen cellen. Deze zijn aangesloten op neuronen, die een aantal signalen integreren tot één nieuw signaal. Dit nabootsen met digitale logica vereist een grote overhead. Met analoge circuits is dat niet het geval, maar daar is het stroomverbruik weer een stuk hoger.

Mrigank Sharad en zijn collega‘s beschrijven in een aantal papers op Arxiv de fundamenten om CMos-circuits te bouwen die zich daadwerkelijk als hersencellen gedragen. De synapsen willen ze nabootsen door middel van kabeltjes met magnetische domeintjes van afwisselende polariteit. Door een stroompje te injecteren, schuiven deze domeinen op langs het draadje, en de scheidingen tussen de domeinen dienen als pulsjes. Als neuron fungeert een spintronische schakeling die de signalen integreert tot een nieuw uitgangssignaal. Dit werkt allemaal met een spanning van rond de twintig millivolt, veel minder dan een conventionele chip dus.