Mokslininkai sukūrė dirbtines smegenis iš nanolaidų (2)
Mokslininkai sukūrė elektroninį lustą, kurio pagrindinė dalis – neuromorfinis sidabrinių nanolaidų tinklas, per kurį paleidus elektros srovę, jis veikia taip pat kaip galvos smegenų neuronų tinklas.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Mokslininkai sukūrė elektroninį lustą, kurio pagrindinė dalis – neuromorfinis tinklas iš polimeru padengtų sidabrinių nanolaidų. Per tinklą tekant elektros srovei, jis veikia taip pat kaip galvos smegenų neuronų tinklas. Įrenginys aprašytas Scientific Reports žurnale.
Kaip žinia, smegenų struktūra yra sudėtinga ir tinklinė, signalai jose perduodami kaip elektriniai šio tinklo impulsai.
Kalifornijos universiteto Los Andžele su kolegomis iš Japonijos nacionalinio medžiagų tyrimų instituto (NIMS) sukūrė neuromorfinį tinklą — iš esmės, veikiantį smegenų modelį.
Įrenginys sudarytas iš „gumulėlio“ plonyčių (vidutinis diametras – 360 nm, palyginimui, žmogaus plaukas yra 4000 kartų storesnis) sidabro nanolaidų, izoliuotų vos 1 nanometro storio polimero sluoksniu. Visas prietasas užima 10 mm².
Atsitiktiniu būdu ant silicio plokštelės išdėstyti nanolaidai suformavo aukštos organizacijos struktūras, nuostabiai panašias į formuojančias neokorteksą — smegenų dalį, dalyvaujančią aukštesnėse funkcijose, tokiose, kaip kalba, suvokimas ir pažinimas. Nanolaidų susikirtimų vietose dėl sidabro atomų migracijos per polimerinę dangą, susiformavo junginiai, atitinkantys neuronų sinapses, kuriomis smegenų ląstelės jungiasi ir bendrauja. Iš viso sistema sudarė ~10 milijonų tokių junginių.
Kiekvieną kartą, kai mokslininkai į neuromorfinio tinklo galus pateikdavo elektros įtampą, jis „stengdavosi“ rasti optimalius, elektriškai efektyviausius kelius, tai yra, „sinapsiniai elementai“ drauge darbavosi, optimizuodami srovės perdavimą. Kildavo save organizuojantys dinaminiai procesai.
Matuodami šių procesų parametrus — esamo kelio, delsos ir deaktyvacijos laikus,— straipsnio autoriai išsiaiškino, kad jie labai panašūs į smegenyse vykstančių procesų parametrus.
Naudodami neuromorfinį nanotinklą, mokslininkai sugebėjo atkurti elektrines charakteristikas, analogiškas susijusioms su vien žmogaus smegenims būdingomis auktesniosiomis funkcijomis, tokioms, kaip įsiminimas, mokymasis, užmiršimas, būdravimas ir miegas.
Vienais atvejais, kai srovė tekėdavo tinklu, ryšiai tarp nanolaidų išlikdavo minutę, o tai primena mokymosi ir įsiminimo procesą, kitais atvejais ryšys staigiai nutrūkdavo, išnykus įtampai, kas imituoja užmiršimą. Atlikdami kitus eksperimentus, mokslininkai išsiaiškino, kad naudodamas mažai energijos, įrenginys demonstruoja elgesį, būdingą miegui. Tekant stipresnei srovei, tinklas elgėsi kaip būdraujančios smegenys.
„Įrenginys nuolat vystosi. Jis gali „sugalvoti“ įvairius elgesio modelius, nepasikartoja. Tai labai primena žmogaus smegenų elgesį, — rašoma NIMS darbo autorių pranešime spaudai. — Mūsų būdas gali būti naudingas, kuriant naujus įrangos tipus, kuri tuo pačiu būtų efektyvi ir galėtų apdoroti sudėtingus duomenų masyvus“.
Kompiuteriniai serveriai, kuriais atliekamos daug darbo reikalaujančios užduotys, sunaudoja šimtus kartų daugiau energijos, nei žmogaus smegenys. Mokslininkai tikisi, kad jų pasiūlyta technologija bus panaudota kurti protingas mašinas, sukurtas pagal kitus principus, nei naudojami šiuolaikiniuose kompiuteriuose.