From memristors to minds

Van memristor naar het brein

Neuromorfe systemen zijn geavanceerde computersystemen die de menselijke hersenen nabootsen. Ze maken bijvoorbeeld gebruik van zogenaamde memristieve apparaten: apparaten die hun gedrag kunnen aanpassen op basis van de elektrische signalen die ze ontvangen, vergelijkbaar met hoe verbindingen tussen neuronen in de hersenen zich aanpassen bij het leren.

In zijn promotieonderzoek bestudeerde Thomas Tiotto het gebruik van een specifiek type memristor, gemaakt van een materiaal genaamd SrTiO₃ (Nb:STO) dat fungeert als de synapsen in de hersenen. Deze memristors kunnen hun elektrische weerstand aanpassen in reactie op invoersignalen, waardoor de aanpasbaarheid van biologische synapsen wordt nagebootst. 

Tiotto onderzocht hoe neuromorfe systemen vanuit de basiscomponenten kunnen worden opgebouwd, maar ook hoe ze informatie op een hoger niveau verwerken. Tiotto presenteert een model dat simuleert hoe het geheugen van de hersenen werkt. Dit model bevat functies die het in staat stellen om informatie effectief te onderhouden en te beheren, waardoor het op hersenen lijkende computersysteem stabiel en flexibel blijft bij het afhandelen van taken.

Tiotto's werk helpt de kloof te overbruggen tussen de fysieke hardware van deze op hersenen lijkende computers en de software die ze uitvoeren. Door zowel de hardware als de software te begrijpen en te ontwikkelen vanuit twee perspectieven—van onderaf opbouwen en van bovenaf ontwerpen—vergroten we onze kennis van deze neuromorfe architecturen. Dit verlegt niet alleen de grenzen van traditionele computing maar toont ook het potentieel van deze systemen om energiezuiniger en krachtiger te zijn.

Thomas Tiotto voerde zijn promotieonderzoek uit bij het Bernoulli Institute for Mathematics, Computer Science and Artificial Intelligence, afdeling Kunstmatige Intelligentie. Hij vervolgt zijn loopbaan als data scientist bij Artificialy SA. 

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/8d0acb8f-b924-44ed-8487-96bef7577770