Neuromorphic computing with halide perovskites
Neuromorfische hardware met halideperovskieten
Moderne neurale netwerken hebben indrukwekkende voortgang geboekt op het gebied van onder andere beeldherkenning en taalverwerking. Deze vooruitgang gaat echter gepaard met een hoog energieverbruik. Het menselijk brein daarentegen kan complexe taken uitvoeren met een uiterst laag energieverbruik. Neuromorfische netwerken proberen de hersenen na te bootsen in hardware om de energieconsumptie te verlagen.
In zijn proefschrift onderzoekt Jeroen de Boer het gebruik van halideperovskieten als bouwstenen voor neuromorfische hardware. Deze halfgeleidermaterialen zijn hiervoor geschikt vanwege de hoge ionenmobiliteit in het materiaal, waardoor de elektrische weerstand op een gecontroleerde manier kan worden aangepast. Dit lijkt hiermee op de werking van biologische synapsen en neuronen. Bovendien absorberen halideperovskieten licht op een efficiënte manier, waardoor ze zowel elektrische als optische signalen kunnen verwerken.
Netwerken van halideperovskieten zijn echter moeilijk in hoge dichtheden te vervaardigen op een chip, doordat ze lastig te verwerken zijn met standaard microfabricagetechnieken. In zijn proefschrift presenteert De Boer een nieuwe fabricagemethode die hier wel geschikt voor is. Met deze aanpak realiseert hij energiezuinige kunstmatige synapsen en neuronen met eigenschappen als stochastisch pulsen, waardoor ze lijken op hun biologische tegenhanger.
Verder laat De Boer in dit proefschrift zien hoe het combineren van elektrische en optische signalen leerregels geïnspireerd op het brein, zoals aandachtmechanismen, en reservoir netwerken mogelijk maakt. Met simulaties gebaseerd op experimentele metingen laat hij zien dat halideperovskiet netwerken op efficiënte wijze beeld- en videodata kunnen verwerken. Samen benadrukken deze resultaten het potentieel van halideperovskieten voor toekomstige, energiezuinige hersengeïnspireerde computersystemen.
Jeroen de Boer voerde zijn onderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, met financiering van het European Research Council. Hij vervolgt zijn loopbaan als Senior Data Specialist bij Valcon.