Исследование возможности создания новой элементной базы нейроморфных процессоров на основе сетей спинтронных осцилляторов и магнитных волноведущих структур

Исследовательская программа данного проекта направлена на разработку теории и численное моделирование искусственных нейроморфных процессоров, выполненных на основе сетей взаимосвязанных спинтронных осцилляторов гигагерцового и терагерцового диапазонов частот, а также магнитных волноведущих структур. В частности, в работе предполагается исследовать физические принципы работы искусственных нейронов и синапсов, выполненных на основе спинтронных осцилляторов, различные механизмы внешней и взаимной синхронизации таких осцилляторов, а также динамические свойства ансамблей нейроморфных осцилляторов различной топологии применительно к решению различных задач (распознаванию образов, моделированию когнитивных процессов, процессам обучения и т.д.). Современные нейроморфные процессоры, выполненные на основе полупроводников, обладают высоким энергопотреблением и плохой масштабируемостью. Спинтронные технологии демонстрируют масштабирование единичных элементов к уровню 10 нм и ниже, а применение спин-орбитальных эффектов на интерфейсах слоев магнитных гетероструктур способствуют значительному снижению энергопотребления. Использование антиферромагнетиков может дать возможность существенно (на 2-3 порядка) повысить быстродействие таких нейропроцессоров за счет увеличения рабочих частот (до единиц терагерц) без использования внешнего поля подмагничивания. Вместе с тем возрастают и требования к точности подбора параметров элементов нейроморфной сети, обеспечивающие устойчивую синхронную работу. Реализация данных исследовательских задач послужит созданию теоретических основ для разработки компактных и быстродействующих нейроморфных процессоров. В рамках данного проекта планируется реализовать опытный образец сети взаимосвязанных осцилляторов, реализующий нейроморфные операции.