Dinâmica caótica em memristores Mott de NbO2 em nanoescala para computação analógica

Título	Dinâmica caótica em memristores Mott de NbO2 em nanoescala para computação analógica
Autores	Suhas Kumar, John Paul Strachan, R. Stanley Williams
Revista	Natureza
data	08/09/2017
Doi	https://doi.org/10.1038/nature23307
Introdução	Os sistemas atuais de aprendizado de máquina geralmente empregam modelos simplificados de neurônios, sem os intrincados fenômenos não lineares presentes em sistemas biológicos que exibem dinâmicas cooperativas espaço-temporais. As evidências sugerem que os neurônios podem funcionar na "borda do caos", um estado crucial para a complexidade, a eficiência do aprendizado, a adaptabilidade e a computação não booleana. As redes neurais demonstram maior complexidade computacional nessa borda, e elementos caóticos foram propostos para resolver problemas de otimização. O desenvolvimento de uma fonte de comportamento caótico controlável, integrável a um circuito de inspiração neural, pode ser vital para futuros sistemas computacionais. Anteriormente, os elementos caóticos eram simulados usando circuitos de transistores complexos, mas um dispositivo eletrônico escalável que demonstrasse a dinâmica caótica ainda não havia sido desenvolvido. Este estudo apresenta memristores Mott de dióxido de nióbio (NbO2) em nanoescala, menores do que 100 nanômetros, que exibem resistência diferencial negativa controlada por corrente e transporte não linear e resistência diferencial negativa controlada por temperatura e transição Mott. Os materiais Mott, com transições metal-isolante dependentes da temperatura, atuam como interruptores eletrônicos, fornecendo resistência dependente do histórico. Esses memristores foram integrados em um oscilador de relaxamento, revelando uma faixa ajustável de oscilações periódicas e caóticas. Esses memristores poderiam aprimorar a computação inspirada em neurônios gerando sinais pseudoaleatórios, evitando a sincronização global e auxiliando nas pesquisas de mínimos globais durante a otimização restrita. Especificamente, a incorporação desses memristores às redes Hopfield pode aumentar significativamente a eficiência e a precisão da convergência na solução de problemas computacionalmente desafiadores.
Citação	Suhas Kumar, John Paul Strachan e R. Stanley Williams. Chaotic dynamics in nanoscale NbO2 Mott memristors for analogue computing (Dinâmica caótica em memristores de NbO2 Mott em nanoescala para computação analógica). Nature. 2017. DOI: 10.1038/nature23307
Elemento	Nióbio (Nb)
Materiais	Compostos químicos , Óxidos
Temas	Nanotecnologia e nanomateriais , Aprendizado de máquina no design de materiais