Ионики заменяют электронику на аналоговый множитель 16 х 16

Работая с биотехнологическим стартапом DNA Script, они разработали ионный транзистор, который состоит из водного раствора молекул хинона, соединенного с двумя концентрическими кольцевыми электродами с центральным дисковым электродом (См фото).

Кольцевые электроды электрохимически снижают и регулируют локальный pH вокруг центрального диска, производя и улавливая ионы водорода.

Напряжение, приложенное к центральному диску, вызывает электрохимическую реакцию, которая генерирует ионный ток от диска в воду.

Скорость реакции можно увеличить или уменьшить, настроив локальный pH – увеличив или уменьшив ионный ток, – позволяя использовать значение pH в качестве «затвора» для управления потоком тока и создавая ионную параллель с электронным полевым транзистором.

Сотни pH-затворных ионных транзисторов были построены на одной и той же подложке, расположенной таким образом, что ток диска был аналоговым арифметическим произведением напряжения диска и локального значения pH.

Массив 16 x 16 подобных ионных транзисторов стал аналоговым матричным умножителем со всеми различными локальными значениями pH, сохраняющими весовую матрицу для уравнения.

«Наша ионная схема выполняет матричное умножение в воде аналоговым способом, который полностью основан на электрохимическом механизме», — сказал исследователь из Гарварда Ву-Бин Юнг. «Матричное умножение — наиболее распространенный метод вычисления в нейронных сетях для искусственного интеллекта».

«До сих пор, — продолжал Юнг, — мы использовали только три или четыре ионных вида, таких как ионы водорода и хинона, для включения управления и ионного транспорта в водном ионном транзисторе. Будет очень интересно использовать более разнообразные виды ионов и посмотреть, как мы можем использовать их, чтобы обогатить содержание обрабатываемой информации».

Исследование опубликовано в Advanced Materials.