Инженери од Универзитетот Нортвестерн развија печатени вештачки неврони што можат директно да комуницираат со вистински мозочни клетки. Во експерименти со пресечоци од мозочно ткиво на глушец, овие флексибилни уреди создавале електрични сигнали слични на природните нервни импулси и успеале да активираат живи неврони.
Истражувањето претставува важен чекор кон понапредни мозочно-машински интерфејси и неуропротези. Во иднина, вакви технологии би можеле да помогнат во развој на импланти за враќање на слухот, видот или движењето, но и да создадат поефикасни електронски системи инспирирани од начинот на кој работи мозокот.
За разлика од класичните силиконски чипови, кои се составени од огромен број речиси идентични транзистори, мозокот функционира како мека, тридимензионална и постојано променлива мрежа од различни типови неврони. Токму затоа истражувачите се обидуваат да создадат електроника што не само што ќе го имитира мозокот, туку и ќе работи на слични принципи со многу помала потрошувачка на енергија.
Новиот пристап користи печатливи електронски мастила направени од нано-листови на молибден дисулфид, кој делува како полупроводник, и графен, кој служи како проводник. Материјалите се нанесуваат врз флексибилна полимерна подлога со aerosol jet печатење. Наместо полимерот целосно да се отстрани по печатењето, тимот делумно го разложил и го искористил тој процес за да создаде тесен проводен пат низ кој струјата се концентрира во мал простор.
Токму тој локализиран проводен канал овозможува нагла електрична реакција што потсетува на „испукување“ на неврон. Според авторите, секој вештачки неврон може да создава различни видови сигнали, од поединечни импулси до континуирано и групирано активирање, што е поблиску до реалната невронска комуникација отколку кај многу претходни решенија.
Клучниот тест бил направен во живо мозочно ткиво. Истражувачите ги примениле сигналите од вештачките неврони врз пресечоци од малиот мозок кај глушец и забележале дека времетраењето и формата на импулсите одговараат на биолошки релевантен опсег. Тоа им овозможило сигурно да предизвикаат одговор кај вистинските неврони и да активираат нервни кола на начин сличен на природната активност.
Освен медицинскиот потенцијал, студијата отвора и перспектива за поштедлива вештачка интелигенција. Денешните AI системи бараат огромни центри за податоци, голема електрична енергија и значителни количини вода за ладење. Ако идните компјутерски архитектури преземат дел од логиката на мозокот, можно е сложени задачи да се извршуваат со далеку помала енергетска цена.
Дополнителна предност е што производството на овие уреди е релативно едноставно и поевтино од конвенционалните процеси. Бидејќи станува збор за адитивно печатење, материјалот се нанесува само таму каде што е потребен, што го намалува отпадот и го прави пристапот попрактичен за поширока примена.
Студијата е објавена во списанието Nature Nanotechnology под наслов „Printed MoS2 memristive nanosheet networks for spiking neurons with multi-order complexity“.
