Тонкопленочный интеллект

Оптический делитель на основе дисульфида вольфрама.

В чем преимущество искусственного интеллекта (от англ. Artificial intelligence – AI)? Прежде всего в том, что ни человеческий мозг, ни даже коллективный разум не способны справиться с анализом и осмыслением тех гигантских массивов данных (Big Data), которые уже накоплены благодаря внедрению мощных и быстродействующих компьютеров, но лежат во многом мертвым грузом.

В качестве примера можно привести тревожащую мир проблему резистентности возбудителей различных заболеваний к лекарственным средствам. Да, геном коронавируса китайцы, и не только они, расшифровали за какие-то две недели, а первая вакцина против него разработана за полтора месяца (предыдущий рекорд против вируса Эбола – полгода). Но микроорганизмы, устойчивые к классическим и новейшим антибиотикам, применение которых часто сопровождается побочными эффектами, убивают сегодня в мире значительно больше людей, нежели новый вариант возбудителя респираторного синдрома. Вот почему в Гарварде решили применить AI для поиска новых антибиотиков против возбудителей туберкулеза и кишечных энтеробактерий, акинетобактера и клостридия среди 107 млн (! ) известных на сегодня химических соединений.

Тренировку системы машинного обучения провели на 1000 молекулах. После этого AI стал анализировать и выдавать результаты из молекулярного пула в 10 тыс. раз больше (в мире известно около 2000 веществ, проявляющих антибактериальную активность). На первом этапе были выделены восемь соединений с антибактериальной активностью, а самым многообещающим стал галицин (Halicin), молекула которого содержит два пятичленных кольца и три атома серы в линию.

Слой дисульфида вольфрама (WS2), г енерирующий красный свет после возбуждения зеленым лазером. Иллюстрация Physorg

В Миланском политехе титановые нанополоски положили на графитовые электроды, изолировав их друг от друга с помощью гафниевых штырьков-столбиков (диэлектрик HfO2 – оксиды металлов, подобно ржавчине, не проводят ток). Перпендикулярно пересекающиеся электроды сформировали нейроморфную сеть, произвольно программируемую благодаря переключателям-резисторам. Они тем самым образуют память. Поэтому такие устройства называют мемристоры. Иcпользование элементов нанометрового размера обещает необычайно высокую плотность хранения битов и байтов.

2D-пленочные материалы, возможно, помогут решить проблему загазованности городов. Сегодня автомобили снабжаются каталитическими дожигателями выхлопа, которые малоэффективны. В Токийском институте технологии предложили для фиксации каталитической платины использовать спекание ее с компонентом портлендского цемента. Подобно слою WS2, образующему миниатюрные ямки, этот материал образует полость, в которой может плотно «сидеть» платина, высота атома которой не превышает 5 ангстрем (0,5 нм). После прогревания происходит спекание атома благородного металла, одноатомный катализатор оказывается прочно фиксированным.

Таким образом, тонкопленочный материал открывает новые перспективы нанотехнологий, обещающие прорывы в конструировании нейросетей для искусственного интеллекта.