0
2869
Газета Наука Печатная версия

12.05.2020 18:10:00

Тонкопленочный интеллект

Иcпользование элементов нанометрового масштаба обещает необычайно высокую плотность хранения информации

Тэги: нанотехнологии, искусственный интеллект, физика, электроника


Оптический делитель на основе дисульфида вольфрама.

В чем преимущество искусственного интеллекта (от англ. Artificial intelligence – AI)? Прежде всего в том, что ни человеческий мозг, ни даже коллективный разум не способны справиться с анализом и осмыслением тех гигантских массивов данных (Big Data), которые уже накоплены благодаря внедрению мощных и быстродействующих компьютеров, но лежат во многом мертвым грузом.

В качестве примера можно привести тревожащую мир проблему резистентности возбудителей различных заболеваний к лекарственным средствам. Да, геном коронавируса китайцы, и не только они, расшифровали за какие-то две недели, а первая вакцина против него разработана за полтора месяца (предыдущий рекорд против вируса Эбола – полгода). Но микроорганизмы, устойчивые к классическим и новейшим антибиотикам, применение которых часто сопровождается побочными эффектами, убивают сегодня в мире значительно больше людей, нежели новый вариант возбудителя респираторного синдрома. Вот почему в Гарварде решили применить AI для поиска новых антибиотиков против возбудителей туберкулеза и кишечных энтеробактерий, акинетобактера и клостридия среди 107 млн (! ) известных на сегодня химических соединений.

Тренировку системы машинного обучения провели на 1000 молекулах. После этого AI стал анализировать и выдавать результаты из молекулярного пула в 10 тыс. раз больше (в мире известно около 2000 веществ, проявляющих антибактериальную активность). На первом этапе были выделены восемь соединений с антибактериальной активностью, а самым многообещающим стал галицин (Halicin), молекула которого содержит два пятичленных кольца и три атома серы в линию.

Слой дисульфида вольфрама (WS2), г
енерирующий красный свет после
возбуждения зеленым лазером.
Иллюстрация Physorg
В разговорах об AI обычно ничего не сообщается про основу технических систем обучения и инструментального «мышления». Надо признать, что компьютеры мало приспособлены для решения подобных задач. Поэтому усилия нанотехнологов сосредоточены на 2D-пленочных материалах толщиной в три, а то и один атомный слой – как у графена. Многообещающими при этом видятся халькогениды переходных металлов, содержащие, например, ту же серу, как в дисульфиде вольфрама (WS2). На их основе делают экспериментальные солнечные панели (батареи), поскольку WS2 – пример активного взаимодействия света и материи. Слой этого вещества, как показали в Колумбийском университете Нью-Йорка, поглощает свет с длиной волны 620 нанометров (нм), а дисульфид молибдена (MoS2) – 660 нм. При этом они позволяют регулировать электрические и магнитные поля, распространяющиеся поперечно в 2D-пленке. С помощью нитрида кремния (SiN) был создан круговой контур, передающий посредством WS2 импульс на титан-золотой электрод.

В Миланском политехе титановые нанополоски положили на графитовые электроды, изолировав их друг от друга с помощью гафниевых штырьков-столбиков (диэлектрик HfO2 – оксиды металлов, подобно ржавчине, не проводят ток). Перпендикулярно пересекающиеся электроды сформировали нейроморфную сеть, произвольно программируемую благодаря переключателям-резисторам. Они тем самым образуют память. Поэтому такие устройства называют мемристоры. Иcпользование элементов нанометрового размера обещает необычайно высокую плотность хранения битов и байтов.

2D-пленочные материалы, возможно, помогут решить проблему загазованности городов. Сегодня автомобили снабжаются каталитическими дожигателями выхлопа, которые малоэффективны. В Токийском институте технологии предложили для фиксации каталитической платины использовать спекание ее с компонентом портлендского цемента. Подобно слою WS2, образующему миниатюрные ямки, этот материал образует полость, в которой может плотно «сидеть» платина, высота атома которой не превышает 5 ангстрем (0,5 нм). После прогревания происходит спекание атома благородного металла, одноатомный катализатор оказывается прочно фиксированным.

Таким образом, тонкопленочный материал открывает новые перспективы нанотехнологий, обещающие прорывы в конструировании нейросетей для искусственного интеллекта.


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Другие новости

Загрузка...