Beynəlxalq İberiya Nanotexnologiya Laboratoriyasının (INL) tədqiqatçıları öz-özünə dayanan salınımlar vasitəsilə optik məlumatları emal edə bilən neyromorfik fotonik yarımkeçirici neyron hazırlayıblar. Mikropillar kvant rezonans tunel diodunda (RTD) mənfi diferensial müqavimətə (NDR) nəzarət etmək üçün işığın istifadəsini araşdıran tədqiqat göstərir ki, bu yanaşma yüksək səmərəli işıqla idarə olunan neyromorfik hesablama sistemlərinə səbəb ola bilər.

Neyromorfik hesablama bioloji neyron şəbəkələrinin məlumat emal imkanlarını təkrarlamağa çalışır. Bioloji sistemlərdəki neyronlar siqnalın ötürülməsi və işlənməsi üçün salınım fəaliyyətindən asılı olan funksiyalar olan sensor kodlaşdırma, nümunənin tanınması və şəbəkə sinxronizasiyası üçün ritmik partlayış atəşinə əsaslanır .

Mövcud neyromorfik yanaşmalar bu prosesləri elektrik, mexaniki və ya istilik stimullarından istifadə edərək təkrarlayır, lakin optik əsaslı sistemlər sürət, enerji səmərəliliyi və miniatürləşdirmədə üstünlüklər təklif edir. Əvvəlki tədqiqatlar fotonik sinapsları və süni afferent sinirləri nümayiş etdirsə də, bu tətbiqlər enerji istehlakını və mürəkkəbliyi artıran əlavə sxemlər tələb edir.

Əvvəlki neyromorfik fotonik neyronlar nümayiş etdirilsə də, bu tədqiqat işığa səbəb olan NDR-dən istifadə edərək tək III-V yarımkeçirici cihaz daxilində həm sensor qəbulu, həm də salınım davranışını unikal şəkildə birləşdirir və xarici komponentlərə ehtiyacı aradan qaldırır.

Scientific Reports -da dərc olunan “Neyromorf fotonik yarımkeçirici mikropillar sensor neyronlarında işığa səbəb olan mənfi diferensial müqavimət və sinir salınımları” adlı araşdırmada tədqiqatçılar onların süni salınan neyro-aktiv neyroaktiv neyronlar kimi fəaliyyət göstərmə qabiliyyətini araşdırmaq üçün mikropillar RTD fotodetektorlarını hazırlayıb sınaqdan keçiriblər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1742295070&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-03-powered-artificial-neurons-mimic-brain.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC44OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNC4wLjY5OTguODkiXSxbIk5vdDpBLUJyYW5kIiwiMjQuMC4wLjAiXSxbIkdvb2dsZSBDaHJvbWUiLCIxMzQuMC42OTk4Ljg5Il1dLDBd&dt=1742295069888&bpp=1&bdt=80&idt=183&shv=r20250305&mjsv=m202503130101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1742294809%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1742294809%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1742294809%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=977442468575&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1911&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95344787%2C95353421%2C95354597%2C31090357&oid=2&pvsid=881114931814103&tmod=294521279&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=188

Tədqiqatçılar diametrləri 6 ilə 10 mikrometr arasında dəyişən n-tipli qallium arsenid mikropillar RTD fotodetektorlarını layihələndirmiş və hazırlamışlar. Bu qurğular kvant rezonans tunelini asanlaşdıran, gərginlik artdıqca cərəyanın əvvəlcə yüksəldiyi, sonra azaldığı və sonra yenidən yüksəldiyi fərqli elektrik reaksiyası yaradan ikiqat maneəli kvant quyusu təbəqələrinə malikdir. Bu NDR davranışı cihaz yaxın infraqırmızı işığa məruz qaldıqda ortaya çıxır.

Sınaq həm qaranlıq, həm də işıqlı şəraitdə cihazların cərəyan gərginliyinə reaksiyasını xarakterizə edirdi. 830 nanometrdə yaxın infraqırmızı işıq lazer diod vasitəsilə çatdırıldı və salınımların baş verdiyi şərtləri müəyyən etmək üçün elektrik çıxışı ölçüldü. Tədqiqatçılar həmçinin müxtəlif işıqlandırma intensivliyinin həyəcanlandırıcı və tormozlayıcı reaksiyalara necə təsir etdiyini araşdırmaq üçün nəbzlə modullaşdırılmış işıq girişlərini sınaqdan keçirdilər.

Qaranlıq şəraitdə mikropillar RTD cihazları öz-özünə davamlı salınımlar olmadan yalnız müsbət diferensial müqavimət göstərdi. Nəzarət olunan səviyyələrə yaxın infraqırmızı işığa məruz qaldıqda , öz-özünə davamlı gərginlik salınımlarının yaranmasına səbəb olan işığın səbəb olduğu NDR bölgəsi meydana çıxdı.

Müşahidələr göstərdi ki, partlayıcı atəş salınımları giriş optik gücünü modulyasiya etməklə aktivləşdirilə və ya basdırıla bilər. Optimal işıq intensivliyində cihaz bioloji neyronlarda müşahidə olunan salınım aktivliyinə bənzəyən sabit, dövri partlayış rəqsləri nümayiş etdirdi. Bu salınımlar 350 kiloherts civarında tezliklərdə baş verdi və əyilmə gərginliyi və işıqlandırma şəraitinə əsasən tənzimlənirdi.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklər əldə edin .Abunə ol

Cihazlar uzun ölçmə dövrləri (>10³ dövrlər) üzərində sabit salınım davranışı nümayiş etdirərək, idarə olunan şəraitdə etibarlı əməliyyatı təsdiqləyirdi. Nəbzlə modulyasiya edilmiş işıqlandırma həyəcanlanma və partlayışın qarşısının alınması üzərində nəzarəti təmin edərək, sensor girişin məkan-zaman sinir kimi siqnallara kodlaşdırılmasının mümkünlüyünü nümayiş etdirdi .

Tapıntılar təsdiqləyir ki, neyromorfik fotonik neyronlar işıqla aktivləşdirilmiş RTD-lərdən istifadə etməklə, sensor giriş emalını və tək miniatürləşdirilmiş yarımkeçirici cihaz daxilində salınan sinir hesablamasını birləşdirərək həyata keçirilə bilər.

Bu tədqiqat yüksək sürətli, enerjiyə qənaət edən süni görmə sistemləri və neyromorfik kənar hesablama tətbiqləri üçün mühüm körpü yaradır. Bu III-V yarımkeçirici cihazların mövcud işıq aşkarlama və diapazon (LiDAR) və 3D zondlama texnologiyaları ilə uyğunluğu onları gələcək nəsil bio-ruhlandıran hesablamalar üçün perspektivli namizədlər kimi yerləşdirir.

Daha çox məlumat: Bejoys Jacob və digərləri, Neyromorfik fotonik yarımkeçirici mikropillar sensor neyronlarında işığın yaratdığı mənfi diferensial müqavimət və sinir rəqsləri, Elmi Hesabatlar (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-90265-z

Jurnal məlumatı: Elmi Hesabatlar 

© 2025 Science X Network