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2024-12-08T11:26:01Z

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Ein '''Neuristor''' ist das einfachste [[Elektronik|elektronische]] Element, welches das Verhalten eines einfachen [[Nervenzelle|Neurons]] nachbilden kann. Es handelt sich um eine [[hypothetisch]]e [[Implementierung]] eines [[Neuronenmodell]]s. Ein Neuristor besteht aus einer Reihe von [[Memristor]]en, welche die [[Synapse]]n abbilden, sowie einem [[Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor]] (MOSFET).

== Technische Realisierung ==
[[Datei:Neuristor.svg|mini|Schaltung aus mehreren Memristor-basierten Neuristoren nach dem [[Hodgkin-Huxley-Modell]].]]
In der Praxis konnten bislang Neuristoren mit einem Crossbar-Layer mit Memristoren aus einem [[Titan(IV)-oxid]]- oder [[Niob(IV)-oxid]]-Film, sowie einem n-Kanal-Anreichreicherungstyp-[[MOSFET]] in [[Silizium]]-[[CMOS]]-Technik gezeigt werden.<ref>{{Internetquelle |autor=Adam Stevenson |url=https://arstechnica.com/science/2009/01/logic-circuits-that-program-themselves-memristors-in-action/ |titel=Logic circuits that program themselves: memristors in action |werk=[[arstechnica]] |datum=2009-01-28 |abruf=2012-12-31 |sprache=en}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=John Timmer |url=https://arstechnica.com/science/2012/12/neuristor-memristors-used-to-create-a-neuron-like-behavior/ |titel=“Neuristor”: Memristors used to create a neuron-like behavior |werk=[[arstechnica]] |datum=2012-12-24 |abruf=2012-12-31 |sprache=en}}</ref>

Derzeit befinden sich auch Memristoren in Entwicklung, bei denen mehrere Memristor-Crossbar-Layer zu einer dreidimensionalen Struktur übereinandergelegt und verbunden werden.<ref>{{Internetquelle |autor=Konstantin K. Likharev |url=https://www.yumpu.com/en/mobile/view/6517626 |titel=CrossNets: Neuromorphic Hybrid CMSO/Nanoelectronic Networks |werk=Science of Advanced Materials (Vol. 3) |hrsg=American Scientific Publishers |datum=2011 |seiten=322–331 |abruf=2014-01-11 |sprache=en}}</ref> Dabei wird die feste Verdrahtung im CMOS-Layer reduziert und durch die dynamischen Verbindungen der Memristor-Crossbar-Layer ersetzt. Dieser Aufbau gleicht eher dem Aufbau der [[Kortikale Säule|kortikalen Säulen]] in den Gehirnen von Säugetieren, welche ebenfalls eine dreidimensionale Verdrahtung aufweisen. Bei diesem Aufbau sind die Neuristoren durch die höhere Anzahl und Dichte an Memristoren („Synapsen“) deutlich besser vernetzt. Jedoch ist dieser Aufbau auch komplexer in der Herstellung.

{|
|-
| [[Datei:Hybrid CMOS Memristor Schaltung.svg|mini|ohne|Schematischer Aufbau eines Neuristors in CMOS-Technik mit MOSFET und Memristor-Crossbar]]
| [[Datei:Hybrid CMOS Memristor Schaltung 3D.svg|mini|ohne|Schematischer Aufbau eines Neuristors in CMOS-Technik mit MOSFET und mehreren Memristor-Crossbar-Layern]]
|}

Der Aufbau ist mit [[Spin-Transistor|Spin-FETs]] kompatibel und kann daher auch in [[Spintronik]] verwendet werden, wodurch erhebliche Energieeinsparungen möglich sind. Allerdings wurde der Aufbau mit Spin-FETs bisher nur im [[Computersimulation|Computer]] simuliert, während eine technische Realisierung aussteht.<ref>{{Literatur |Autor=Mrigank’ Sharad, Charles Augustine |Hrsg=[[Purdue University]] |Titel=Proposal For Neuromorphic Hardware Using Spin Devices |Datum=2012-06 |Sprache=en |arXiv=1206.3227}}</ref>

Alternativ zu Memristoren wird auch die Verwendung von [[Magnetischer Tunnelkontakt|magnetischen Tunnelkontakten]] (''{{lang|en|magnetic tunnel junction}}''; ''MTJ'') erforscht.<ref name="STT" />

== Verwendung ==
{{Hauptartikel|Neuromorpher Schaltkreis}}
Neuristoren lassen sich als Bauteil zum Aufbau [[künstliches neuronales Netz|künstlicher neuronaler Netze]] verwenden, die auf [[Gepulste neuronale Netze|gepulsten Neuronalen Netzen]] (engl. Spiking-Neuron-Model) beruhen. Damit lassen sich biologische neuronale Schaltkreise im Rahmen des [[Neuromorphing]]s effizient nachbilden. Diese Schaltkreise arbeiten bei bestimmten Aufgaben – etwa die Mustererkennung und die Simulation großer biologischer neuronaler Schaltkreise – effizienter als herkömmliche Logikschaltungen.

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="STT">
{{Internetquelle
|autor=Adrien F. Vincent, Jérôme Larroque et al.
|url=https://www.researchgate.net/publication/275645202_Spin-Transfer_Torque_Magnetic_Memory_as_a_Stochastic_Memristive_Synapse_for_Neuromorphic_Systems
|titel=Spin-Transfer Torque Magnetic Memory as a Stochastic Memristive Synapse for Neuromorphic Systems
|werk=IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems
|datum=2015-04
|abruf=2017-03-01
|sprache=en}}
</ref>
</references>

[[Kategorie:Aktives Bauelement]]
[[Kategorie:Halbleiterbauelement]]
[[Kategorie:Neuroinformatik]]

Neuristor - Versionsgeschichte

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