07:53 15 Sierpień 2020
Nauka I tech
Krótki link
0 78
Subskrybuj nas na

Naukowcy stworzyli elektroniczny chip, którego głównym składnikiem jest neuromorficzna sieć nanorurek srebrowych, która, gdy przepływa przez nią prąd elektryczny, zachowuje się podobnie do sieci neuronowej mózgu. Opis urządzenia zamieszcza czasopismo „Scientific Reports”.

Wiadomo, że mózg ma złożoną strukturę sieci, w której sygnał jest przesyłany przez rozprzestrzenianie się impulsu elektrycznego po sieci.

Amerykańscy naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles wraz ze swoimi kolegami z Narodowego Instytutu Materiałoznawstwa Japonii (NIMS) stworzyli sieć neuromorficzną – w rzeczywistości aktywny model mózgu.

Urządzenie to stanowi splątany „kłębek” najcieńszych nanodrutów srebrowych o średnicy 360 nanometrów pokrytych izolującym polimerem o grubości zaledwie 1 nanometra. Rozmiar całego urządzenia wynosi 10 milimetrów kwadratowych.

Nanoprzewody, rozmieszczone losowo na krzemowej płytce, tworzyły wysoce zorganizowane struktury, które są zaskakująco podobne do tych, które tworzą korę nową – część mózgu zaangażowaną w wyższe funkcje, takie jak postrzeganie i poznawanie.

Kobieta w ciąży
© Fotolia / Kaspars Grinvalds
W miejscach przecięcia nanodrutów, z powodu migracji atomów srebra przez powłokę polimerową, powstały substancje podobne do synaps nerwowych, dzięki którym komórki mózgowe łączą się i komunikują. W sumie system stworzył około 10 milionów takich połączeń.

Za każdym razem, gdy naukowcy przykładali napięcie do dwóch końców sieci neuromorficznej, ona „próbowała” znaleźć optymalne, najbardziej efektywne elektrycznie ścieżki, to znaczy „elementy synaptyczne” współpracowały ze sobą w celu optymalizacji transferu prądu. Powstawały samoorganizujące się procesy dynamiczne.

Zamrożony mózg
© Depositphotos / Fergregory
Mierząc parametry tych procesów – czas obecnej ścieżki, opóźnienia i dezaktywację – autorzy stwierdzili, że są one bardzo podobne do parametrów procesów zachodzących w mózgu.

Za pomocą neuromorficznej sieci naukowcy byli w stanie odtworzyć właściwości elektryczne analogiczne do tych, które związane są z unikalnymi dla człowieka funkcjami mózgu wysokiego rzędu, takimi jak zapamiętywanie, uczenie się, zapominanie, czuwanie i sen.

W niektórych przypadkach, gdy prąd przepływał przez sieć, wiązania między nanodrutami utrzymywały się przez jedną minutę, co przypominało proces uczenia się i zapamiętywania, w innych przypadkach połączenie nagle zrywało się po zakończeniu ładowania, symulując proces zapominania. W innych eksperymentach naukowcy odkryli, że przy niskim zużyciu energii urządzenie wykazuje zachowania odpowiadające stanowi snu. Przy większej mocy sieć zachowywała się jak czuwający mózg.

Urządzenie stale się rozwija. Może «wymyślić» różne modele zachowania, które się nie powtarzają. Jest to bardzo podobne do zachowania ludzkiego mózgu

– zacytowano słowa autorów pracy w komunikacie prasowym NIMS.

Nasze podejście może być przydatne do tworzenia nowych rodzajów urządzeń, które są jednocześnie energooszczędne i mogą przetwarzać złożone zestawy danych.

Wiadomo, że serwery komputerowe wykonujące czasochłonne zadania zużywają setki razy więcej energii elektrycznej niż ludzki mózg. Naukowcy mają nadzieję, że oferowana przez nich technologia zostanie wykorzystana do stworzenia inteligentnych maszyn zbudowanych na innych zasadach niż te, które są stosowane we współczesnych komputerach.

Zobacz również:

Macron o „śmierci mózgu”, Sarkozy o upadku Zachodu
Naukowcy opracowali ekspresową metodę diagnozowania raka w ślinie
Naukowcy stworzyli „maszynę do wszywania elektrod w mózg”
Tagi:
przyszłość, nanocząsteczki, zdrowie, mózg
Standardy społecznościDyskusja
Komentarz przez SputnikKomentarz przez Facebook
  • Komentarz