A biológiai idegkapcsolatnál ezerszer kisebb és tízezerszer gyorsabb.
A gépi tanulás elsöprő sikere ellenére a rendszert futtató hardver picit sem hasonlít az általa utánzott agyra. Az emberi agy durván másfél kilót nyom, és egy villanykörte üzemeltetéséhez elegendő energiából megmondja, hogy mi újság. A mai mesterséges intelligenciáknak az ezt megközelítő részképességekhez hetekig tartó betanítás, több megawattórányi energia és speciális processzorok szükségesek.
Hogy a mesterséges intelligencia kicsit közelebb kerülhessen az emberi agy rendkívüli méret- és energiahatékonyságához, jelenleg már az agy struktúráját utánzó „neuromorf” chipeket fejlesztenek. A Massachusettsi Műszaki Egyetem (Massachusetts Institute of Technology, MIT) kutatói is ebben az irányban léptek előre, amikor olyan mesterséges szinapszist állítottak elő, amely kibírja az erős elektromosságot, így képes sebesség terén lekörözni a biológiai szinapszisokat.
A sebesség kifejezetten meglepetés volt. Normális esetben nem alkalmaznánk ilyen erős áramot az eszközeinél, mert nem akarjuk hamuvá változtatni őket. Ehelyett a protonok hatalmas sebességgel haladtak, milliószor olyan gyorsan, mint amit korábban elértünk
– meséli az egyik kutató, Murat Onen.
Több megközelítés létezik a neuromorf tervezése terén. Az egyik legígéretesebb az analóg számítástechnika. Ez a konvencionális chipek logikai műveletei helyett olyan hatékonyabb komponenseket tervez, amelyek fizikai tulajdonságaik segítségével dolgozzák fel az információt.
A fejlesztés egyik fő csapását eddig a memrisztorok jelentették, amelyek a rajtuk korábban áthaladó töltés alapján szabályozzák, hogy mennyi áramot enged át. Ezek kiválóan alkalmasak az idegsejtek változó frekvenciájú kommunikációjának utánzására, és elméletben alkalmasak a biológiai ideghálóhoz hasonló képességű hardver építésére.
Az ilyen konstrukciók memóriájának kezelését azonban nem tudják megoldani a hagyományos számítógépekben használt memóriákkal, mivel ezek nagyon lelassítják a rendszert. A kutatók ezért egy olyan alkatrészt terveztek, amelynek a vezetőképessége egy foszfoszilikát üvegbe (PSG) vágott csatornában mozgó proton. A szóban forgó proton egyébként egy hidrogénion, amely miatt a működés nagyon hasonló a szintén ionok mozgásán alapuló idegi jelátvitelhez – a hasonlóságok itt nagyjából véget is érnek.
A szerkezet első változatát még 2020-ban építették, ennek anyagai azonban akkor még nem voltak kompatibilisek a chipgyártásban használtakkal. A PSG-nél azonban már nem áll fenn ez a probléma, és a kapcsolás sebessége is drámaian megnőtt, mivel az anyag jól bírja az erős elektromos impulzusokat.
Az agyban az elektromos mezők viszonylag gyengék, mert 1,23 volt felett a sejtekben található víz elkezdene hidrogénre és oxigénre bomlani. Az idegrendszer sebessége ezért milliszekundumokban mérhető. Az MIT-n használt eszköz 10 volton, 5 nanoszekundumos impulzusokkal üzemel, vagyis tízezerszer gyorsabb, mint biológiai párja. A mérete ugyanakkor nagyon kicsi, pár nanométeres – az emberi agyban található szinapszisok ezerszer nagyobbak.
Az eszköz jelenleg több korláttal küzd. Az egyik, hogy a mesterséges szinapszisnak három csatlakozója van: egy kimenet, egy bemenet és egy szabályzó, ami a proton pozícióját meghatározza, ez azonban megnehezíti bizonyos neurális hálók megépítését. A nanocsatornában mozgó hidrogénion beépítése ráadásul nagyon megnehezíti a tömeggyártást. A lényeg azonban, hogy további fejlesztéssel olyan alkatrészeket állíthatnak elő, amelyekből könnyen építhető az emberi agy képességeit elérő vagy akár túl is szárnyaló hardver.