Turun yliopistossa kehitetty uudesta materiaalista valmistettu memristori voitti Vuoden insinöörikeksintö -palkinnon insinööriliiton järjestämässä insinöörigaalassa perjantaina 13.9.2024. Memristorin avulla erilaisten elektroniikkasovellusten jatkuvasti lisääntyvää energiankulutusta voitaisiin saada merkitsevästi pienennettyä.
Memristorit ovat mikrosiruihin asennettavia muistivastuksia, joiden toiminta jäljittelee ihmisaivojen toimintaa. Memristoreja voidaan käyttää esimerkiksi neuroverkkojen synapseina.
Neuroverkot ovat tällä hetkellä käytössä tekoälysovelluksissa, mutta ne on tehty ohjelmallisesti perinteisillä tietokoneilla. Tällainen ratkaisu kuluttaa valtavasti energiaa, ja erilaisten sovellusten nopeasti lisääntyvä käyttö tarkoittaa, että myös energiantarve kasvaa jatkuvasti. Jos neuroverkko toteutettaisiin memristoreilla, jotka pitävät tilansa ilman ulkoista energiaa määräämättömän ajan ja vaihtavat tilaansa yli tuhat kertaa pienemmällä energiankulutuksella, teköälysovellukset veisivät vain murto-osan niiden nyt käyttämästä energiasta ja niiden ylläpitäminen olisi huomattavasti halvempaa.
Siru Ocean on Turun yliopiston Wihurin fysiikantutkimuslaboratoriossa kehitetty memristori, jonka resistanssia voidaan säätää jännitteellä. Memristoreita kehitetään maailmalla kiivasta tahtia, mutta turkulaistutkijoiden keksintö erottuu kilpailijoista siinä käytetyn erityisen materiaalin ansiosta.
– Olemme kehittäneet Siru Ocean -memristoreja Wihurilla jo lähes 10 vuotta. Aloitimme kehitystyön, kun keksimme uuden materiaalin, jonka huomasimme olevan lupaavampi neuroverkkosovelluksiin kuin aiemmin käytetyt materiaalit, kertoo tutkimusryhmän johtaja, professori Petriina Paturi.
Tutkimusryhmän käyttämä monimutkainen oksidimateriaali ja sen rajapinta alumiinin kanssa on memristorin sydän. Laitteen toiminta perustuu happiatomien liikkeeseen, ja laitteen toimintaperiaatteen vuoksi se voidaan skaalata hyvin pieneksi. Lisäksi materiaalin ominaisvastus on pieni ja sitä voidaan käyttää myös johtimena.
Turkulaistutkijat ovat myös kehittäneet ympäristöystävällisen, vesipohjaisen, kemiallisen menetelmän materiaalin valmistukseen laajoina pintoina.
– Tarkoituksemme on lähiaikoina hyödyntää memristoreista muodostettua verkkoa robotin ohjauksessa. Haemme myös parhaillaan partnereita startupin perustamiseen ja tavoitteemme on kehittää tästä keksinnöstä kansainvälisille markkinoille vietävä komponentti, Paturi kertoo.
Tutkimusta on tehty Suomen Akatemian, Business Finlandin, Jenny ja Antti Wihurin rahaston ja Turun yliopiston rahoituksella.
