Onderzoekers van de universiteit Twente hebben de eerste stap gemaakt naar een chip die zich gedraagt als een hersencel. Door een flinterdun laagje zinkoxide aan te brengen op een chip wordt het mogelijk om deze in te regelen op dezelfde manier als dat bij neuronen, de knooppunten in ons hersennetwerk, gebeurt.
Daarmee wordt het in principe mogelijk om een computer te maken die net zo werkt als onze hersenen. Voor het zover is moet er echter nog een heleboel gebeuren; neuronen zijn vaak verbonden met tientallen andere knooppunten, terwijl chips alleen een verbinding met hun naaste buren hebben doordat deze in de regel nog tweedimensionaal zijn opgezet.
Flinterdun laagje
Los hiervan hebben de Twentenaren iets bijzonder gepresteerd. Door een laagje zinkoxide van 25 nanometer toe te voegen aan een metaaloxide-transistor wordt het mogelijk om de 'staat' van de chip op elk punt tussen 0 en 1 te brengen. Dat komt omdat ze met elektrische velden de overgang van 0 naar 1 - een proces waar een chip eventjes over doet, waarbij delen van het metaal al gepolariseerd zijn en andere niet - op elk moment kunnen stopzetten. Het extra laagje zinkoxide vertraagt het overgangsproces zodat een elektrisch veld zijn werk kan doen.
'Dat een transistor op deze manier gemanipuleerd kan worden kwam min of meer bij toeval aan het licht', vertelt Gertjan Koster, één van de onderzoekers. 'We wilden een manier vinden om het gebruikte ondermateriaal, stabiel op 0 of 1 te houden. Uiteindelijk bleek dat een laagje zinkoxide niet alleen de twee uiterste staten, maar ook alles ertussenin mogelijk maakte.'
Hersenhardware
Met de ontdekking is er een eerste aanzet voor 'hersenhardware': computerapparatuur die zich gedraagd als het brein. Het is de droom van veel informatici, omdat onze hersenen zeldzaam goed zijn in dingen waar computers nu moeite mee hebben. 'Beeldherkenning is bijvoorbeeld lastig voor een pc. Als een computer een plaatje van een kat ziet, moet hij stuk stuk voor stuk alle voorwerpen langsgaan die het níet zijn. Terwijl wij een plaatje zien en vrijwel meteen alle opties elimineren en weten - dat is een kat.'
Dat komt omdat het neuronennetwerk in ons hoofd parallel werkt. Informatie vliegt langs neuronen, die de informatie vervolgens doorsluizen naar één van de vele verbindingen. Om dat doorsluizen goed te laten werken kan een neuron niet binair werken; het heeft niet slechts twee poorten (0 of 1) nodig, maar vele tientallen.
Neuraal netwerk
Wetenschappers trachten al langer softwarematig een brein te simuleren. Daarvoor zijn extreem krachtige computers nodig, die met slim programmeerwerk het proces van een eenvoudig stel hersenen nabootsen. Twente probeert nu iets anders, door niet de werking, maar de structuur van hersencellen na te doen. 'Hoewel er nog veel werk gedaan moet worden, want aan één hersencel heb je niks, willen we dit zeker verder bekijken. We willen meerdere 'neuronchips' schakelen, om zo een echt computerbrein te maken.'
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.