Головной мозг аналоговым способом обрабатывает непрерывный поток информации и сохраняет ее, тогда как компьютерные устройства выполняют вычисления в цифровом режиме. Ученые Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) предложили конструкцию чипа, который мог бы совмещать два режима работы — одновременно выполнять операции двоичной логики и аналоговую обработку.

Электронным компонентом конструкции стал туннельный полевой транзистор с отрицательной емкостью, изготовленный из диселенида вольфрама и диселенида олова, который, по заявлению разработчиков, требует гораздо меньше энергии для переключения по сравнению с традиционными. В качестве ферроэлектрика задействован легированный кремнием оксид гафния — из него изготовлены затворные интерфейсы (gate stack, электрод и диэлектрик затвора). По словам исследователей, на основе последних можно формировать искусственные синапсы для нейроморфных вычислений.

Нейроморфные системы смогут лучше, чем традиционные, справляться с задачами распознавания образов, обработки сенсорных данных и обучения. Ферроэлектрики считаются перспективными с точки зрения возможности изготовления устройств для нейроморфных вычислений благодаря ряду свойств: они энергонезависимы — сохраняют поляризацию без подачи напряжения, долговечны — могут выдерживать огромное количество циклов переключения и характеризуются низким потреблением энергии. За последние годы достигнут значительный прогресс в деле создания ферроэлектрических устройств, подходящих для нейроморфных вычислений, в том числе транзисторов, мемристоров и конденсаторов, на основе которых можно формировать искусственные нейроны и синапсы.

Одна из основных сложностей, стоящих перед инженерами, — отсутствие надежных и масштабируемых технологических процессов изготовления ферроэлектрических элементов. В этой области появились определенные сдвиги, благодаря которым можно рассчитывать, что выпуск ферроэлектрических нейроморфных вычислительных систем станет экономически целесообразным уже в ближайшем будущем.