科学者は、従来の半導体プロセッサと比較して特にエネルギー効率が高いことが証明される可能性があるイオンマイクロプロセッサを開発する際に、自然のアイデアに従っています。
ジャーナル Advanced Materials で報告されているように、ハーバード ジョン A. ポールソン工学応用科学大学院 (SEAS) の研究者チームは、バイオテクノロジーの新興企業である DNA Script と協力して、数百のイオン トランジスタからなるイオン回路を開発しました。 彼らはその中でニューラルネットワークコンピューティングの基本的なプロセスを実行しました-「ウェットウェア」（ウェットウェア）は、サイエンスフィクションでますますファッショナブルな言葉になりつつあります.
イオンプロセッサの開発は、生物学的情報処理システム、特に脳の専門知識を使用して、電気の代わりに電気化学を使用して計算を実行するプロセッサを作成することを目的としています。 調査によると、イオン プロセッサは将来的に開発および拡張される可能性が高いテクノロジであり、そのエネルギー効率の高い設計は特定の展開シナリオで価値がある可能性があります。
科学者が実際に数百のイオントランジスタを含む最初の基板を組み立てたばかりであるため、この技術はまだ初期の段階です。これまでのところ、単一のイオントランジスタのみが実証されています. したがって、この研究は、数百、数千、さらには数百万のイオン トランジスタを連携させて動作するプロセッサを作成する道を開きます。
研究者のイオン回路は、連携できる個々のイオン トランジスタの数を増やすことによって作成されました。 イオン トランジスタの設計は、 つの同心リング電極 (青と赤) によって つ目の中央ディスク電極 (黄色) に接続されたキノン分子の水溶液で構成され、基本的にリンゴに似たトランジスタ設計を形成します。
トランジスタに電圧を通すことにより、 つの同心リング電極が水の pH レベルを局所的に変化させ、その中に存在する水素イオンの数を増減させることができます。 電気化学の成果であるこの変化により、トランジスタのイオン電流を、私たちがよく耳にするトランジスタのオン/オフ スイッチ (ゲートと呼ばれる) として使用できるようになります。 トランジスタの pH の変化によるイオン電流のこの制御により、バイナリ情報を処理するトランジスタの能力が解き放たれます。
科学者はさらに、これらのアナログ トランジスタ (0 または 1 を表すことができる) を 16×16 マトリックス アレイに配置することで、マイクロプロセッサの設計をカスタマイズしました。 これにより、Ion プロセッサは行列乗算タスクを実行できるようになり、ニューラル ネットワークの機能に近づき、非常に特殊なパフォーマンス/パワー バランス要件を必要とする人工知能 (AI) データ処理シナリオでの価値が高まりました。
トレードオフは速度が遅いことですが、光に比べれば問題ありません。 研究者は現在、イオンプロセッサの開発を続け、情報を処理するために操作されるイオンの種類を増やすなど、より多くの電気化学反応を使用できるようにしたいと考えています。 研究者は、これらのシステムに追加機能をプログラムすることができます。
これは、利用可能なトランジスタの数の増加と相まって、パフォーマンス上の利点を提供し、イオンプロセッサをより幅広いタスクと実際の特定または汎用の計算に開放します。
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