Komplex jelek feldolgozása egyedi memrisztorok, és pár memrisztorból készített döntéshozó hálózatok szimulációjával
A tudomány és ipar számos területén kritikus problémát jelent a nagyméretű adathalmazok minél gyorsabb feldolgozása, és gyakran van szükség az adatokból valamilyen absztrakt információ kiszűrésére is. A hagyományos számítástechnikai platformok fejlődésének üteme azonban évtizedek óta először lassulóban van, ezért érdemes új módszerek kifejlesztésére, és azok használhatóságának vizsgálatára is figyelmet fordítani.
A közelmúltban felfedezett memrisztív eszközök kedvező tulajdonságaiknak köszönhetően ígéretes szereplői az ilyen irányú kutatásoknak. Ezek olyan állítható ellenállással rendelkező elektronikai elemek, melyek kis méretűek, egyszerű felépítésűek, és nemlineáris működésüknek köszönhetően változatos felhasználási módokat tesznek lehetővé.
Ezen felhasználási lehetőségek rövid áttekintését követően bemutatok egy egyszerű, de mérési eredmények alapján kifejlesztett matematikai modellt a memrisztorok leírására, amely jól követi az eszközök fontosabb tulajdonságait. A továbbiakban ezen modell alapján működő szimulációkkal vizsgálom meg, hogyan használható ki a memrisztív eszközök egyedi dinamikája. Elsőként egy tipikus fotodetektor tulajdonságai alapján generált feszültségjeleket használva kísérlem meg pár foton megkülönböztetését a háttérzajtól egyetlen memrisztorral. Ezután egy valódi neuron aktivitását rögzítő feszültségjelből [1] szűröm ki a neurális tüskék számát, szintén egyetlen memrisztorral. Végül egy időbeli dinamikus sorozat [2] előrejelzését végzem el egy, illetve több szimulált memrisztor segítségével is.
[2] Isha Gupta et al. “Real-time encoding and compression of neuronal spikes by metal-oxide memristors”. In: Nature communications 7 (2016), p. 12805.
[1] Chao Du et al. “Reservoir computing using dynamic memristors for temporal information processing”. In: Nature communications 8.1 (2017), p. 2204.
szerző
-
Balázs Péter
Fizika alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Halbritter András
tanszékvezető, egyetemi tanár, Fizika Tanszék
