脳機能まねた材料の仕組みとは?

物材機構など開発、記憶・忘却が電気特性に

脳機能をまねた通電経路のネットワークの電子顕微鏡写真(物材機構提供)

物質・材料研究機構国際ナノアーキテクトニクス研究拠点の中山知信副拠点長らは、脳機能をまねた電気特性を持つ材料を開発した。多数の金属ナノワイヤを利用し神経細胞網をまねた「ニューロモルフィックネットワーク材料」を作製。記憶や忘却など人の脳特有の性質が材料の電気特性として発現することを見いだした。許容範囲内の判断を迅速に提案する脳型メモリーの開発が期待される。

研究グループは、1ナノメートル(ナノは10億分の1)程度の高分子絶縁体(PVP)を被膜した銀ナノワイヤを集積し、複雑なネットワークを構築。ナノワイヤ同士が接触する接点が、神経細胞同士の接合部である「シナプス」のように動作する可変抵抗素子として働く。そのため多数のシナプス素子が複雑に接続され、ニューロモルフィックネットワークが構築される。

開発した材料に電圧をかけたところ、材料があたかも試行錯誤し、低消費電力となるように電力を流す通電経路を探す様子を観察できた。通電経路の形成や維持、解消などの過程を電流の時間変化として計測し、その過程が常に揺らぎつつ進行することを見いだした。同ネットワーク中で多数のシナプス素子が連携し最適化する現象によることを明らかにした。

豪シドニー大学や米カリフォルニア大学ロサンゼルス校との共同研究。成果は英科学誌サイエンティフィック・リポーツ電子版に掲載された。

日刊工業新聞2019年11月13日

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