Ooit wordt er een computer gebouwd die slimmer is dan een mens. Deze kunstmatige intelligentie kan zelf beslissingen nemen, met alle gevolgen van dien. Deze supercomputer doet mogelijk al zijn denkwerk met een Twents brein.

Wetenschappers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente ontwikkelden een ferro-elektrisch materiaal met een geheugenfunctie die lijkt op hoe synapsen en neuronen in ons brein werken.

Hedendaagse computers denken nog in nulletjes en eentjes. In de toekomst moeten computers veel sneller worden en dan is het denken in enen en nullen een beperking. De Twentse onderzoekers creëerden een materiaal met verschillende geheugentoestanden. In dat geval zijn er niet twee mogelijkheden – 0 en 1 – maar veel meer, zoals bijvoorbeeld 0,2, 0,43 en 0,7.

Geen 0 of 1, maar iets daartussen
De basis van het materiaal bestaat uit lood-zirkonium-titanaat (PZT). Een voordeel van dit materiaal is dat het ferro-elektrisch is. Dit betekent dat het in iedere gewenste toestand om te klappen is. Zelfs wanneer er geen elektrisch veld is, blijft de toestand bewaard. Hierdoor is de geheugenfunctie snel en niet vluchtig. De onderzoekers plaatsten een dun laagje zinkoxide op het materiaal. Bij een dunne laag van 25 nanometer klappen deeltjes niet om van toestand 0 naar toestand 1, maar blijkt het mogelijk om deelgebiedjes in het kristal te besturen.

Van synapsen en neuronen naar een computerbrein
Ook synapsen en neuronen werken niet met eentjes en nulletjes, maar wegen informatie. Op die manier kan een brein snel patronen herkennen en hebben onze hersenen hierdoor minder energie nodig dan krachtige computers. Vandaar dat het Twentse materiaal wel eens de eerste stap kan zijn om computerprogramma’s én computers te laten werken als het brein.

Het duurt nog wel even voordat het materiaal gebruikt wordt om een computer met een kunstmatig brein te ontwikkelen. “Het is zeer moeilijk om aan te geven hoe lang het nog gaat duren voordat een complete werkende ‘lerende’ schakeling gemaakt kan worden,” vertelt onderzoeker Gertjan Koster aan Scientias.nl. “Onder andere het maken van een netwerk van schakelingen vormt nog een obstakel. Wel komt wereldwijd steeds meer aandacht voor het ontwikkelen van dit type schakelingen met name omdat dit type schakeling de potentie heeft veel energiezuiniger te zijn. Andere materialen die wereldwijd worden bestudeerd voor deze toepassing zijn bijvoorbeeld ‘resistive’ switching-materialen. Ook bestaan er al diverse chips gebaseerd op standaard CMOS-technologie waar min of meer hersenenachtige en leerfuncties kunnen worden gesimuleerd.”

Kunstmatige intelligentie
Kunnen we binnenkort ook een kunstmatige intelligentie verwachten die slimmer is dan Albert Einstein? “De stap die nu gezet is zal zeker een aanzet zijn om concepten van kunstmatige, op hersenen geinspireerde schakelingen verder uit te werken,” concludeert Koster. “De volgende stap is het maken van een ‘lerende’ schakeling en die vervolgens aan elkaar te knopen.”