ワシントン州立大学の研究者たちは、ニューロモルフィック・コンピューティングに不可欠な回路の一つであるメモリスタを搭載した概念実証デバイスを、意外な媒体である蜂蜜から構築しました。研究者たちは、この研究が、従来のコンピューティング・アーキテクチャよりも桁違いに効率の高い、生分解性で持続可能な有機ベースのコンピューティング・システムへの道を開くことを期待しています。
このデバイスを開発するために、研究者たちは本物の蜂蜜を加工し、2つの金属電極の間に挟んで固形状にした。これは、脳のシナプスがニューロン対の間に挟まれている様子と似ている。そして、このデバイスは、生体の100ナノ秒から500ナノ秒までの速度で、素早くオン・オフを切り替える能力をテストし、見事に成功した。
「これは非常に小型でシンプルな構造ですが、人間のニューロンと非常によく似た機能を持っています」と、ワシントン州立大学工学・コンピュータサイエンス学部のフェン・ジャオ准教授は発表の中で述べています。「つまり、このハニーメモリスタを数百万個、あるいは数十億個も集積できれば、人間の脳とほぼ同様に機能するニューロモルフィックシステムを構築できるということです。」
コンピューティング要素とストレージ間の物理的な距離は、パフォーマンスと電力効率の両方に悪影響を及ぼします。データの取得距離が長くなるほど、この影響はさらに大きくなります。これが、ストレージとコンピューティング要素間の距離を短縮することを目指したCPU内キャッシュ（AMDの3D V-Cacheがその好例です）の開発の理由の一つです。
研究者らは、メモリスタ設計の候補として、タンパク質、糖、その他の有機化合物など、数多くの有機材料を綿密に検討したが、最も有望な特性を示したのは蜂蜜だった。
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「蜂蜜は腐りません」と趙氏は述べた。「水分濃度が非常に低いため、細菌は生き残れません。つまり、これらのコンピューターチップは非常に長期間にわたって安定し、信頼性が高いということです。」
蜂蜜をベースとしたニューロモルフィックシステムの潜在的なもう一つの重要な要素は、その極めて高い生分解性であり、これは、旧式または欠陥のあるシリコンベースの電子機器から生じる大量の電子廃棄物の削減に役立つだろう。
「蜂蜜で作られたコンピューターチップを搭載したデバイスを廃棄したい場合、水に簡単に溶かすことができます」と趙氏は続けた。「こうした特殊な性質のおかげで、蜂蜜は再生可能で生分解性のあるニューロモルフィックシステムの構築に非常に役立ちます。」これは、電子機器にコーヒーをこぼしてしまう不運な人々にとってだけでなく、制御が難しい環境でこれらのソリューションを展開できるかどうかという点でも課題を突きつける。
しかし、蜂蜜ベースのメモリスタ方式にはまだ課題が残っています。次の研究目標の一つは、コンピューティング要素のさらなる小型化です。現在の設計はマイクロスケール（人間の髪の毛ほどの大きさ）ですが、研究チームはその相対的なサイズをナノスケール（約1/1,000小さい）まで縮小することを目指しています。このスケーリング要件を回避することはできません。ナノスケールで初めて、デバイスが数百万、さらには数十億個のコンピューティング要素を搭載できるようになり、実用的なニューロモルフィックシステムに必要な量に達するからです。
この研究は有望ではあるものの、最終的には世界中でミツバチの個体数がますます絶滅の危機に瀕していることから影響を受ける可能性があります。しかし、そうなると、蜂蜜ベースのニューロモルフィック・コンピューティング・システムを展開する能力の喪失よりもはるかに厳しい課題に直面することになるでしょう。
Francisco Pires 氏は、Tom's Hardware のフリーランス ニュース ライターであり、量子コンピューティングに関心を持っています。
