RW Space

Исследователи впервые смоделировали неврологические соединения, называемые синапсами, используя те же водные и солевые ингредиенты, которые использует мозг, внося свой вклад в новую область, сочетающую биологию с электроникой, под названием ионтроника.

Команда из Утрехта Университеты в Нидерландах и Университет Соганг в Южной Корее утверждают, что их вдохновило функционирование человеческого мозга, который также использует заряженные частицы, называемые ионами, растворенными в воде, для передачи сигналов внутри нейронов.

Важной особенностью способности мозга обрабатывать информацию является синаптическая пластичность, которая позволяет нейронам регулировать силу связей между ними в ответ на историю ввода.

Устройство, получившее название ионтронный мемристор, «запоминает», сколько электрического заряда ранее протекло через него, что приближает нас к созданию искусственных систем, способных имитировать сверхспособности человеческого мозга.

>

«Это представляет собой решающий шаг вперед в направлении компьютеров, способных не только имитировать модели общения человеческого мозга, но и использовать ту же среду», — говорит физик-теоретик Тим Камсма из Утрехта. Университет.

Ионтронный мемристор, имеющий форму конуса с раствором воды и соли внутри, имеет размеры всего 150 на 200 микрометров – ширину примерно трех или четырех человеческих волос, расположенных рядом. Электрические импульсы заставляют ионы двигаться через конусообразный канал, при этом изменения электрического заряда приводят к изменениям в движении ионов. Изменение в том, как синапс проводит электричество, можно измерить и расшифровать, чтобы понять, каким был входной сигнал, представляющий свой род памяти.

Это все еще очень ранняя стадия развития устройства и ионтроники в целом. Тем не менее, то, как длина канала влияет на продолжительность сохранения памяти мемристором, уже предполагает, что каналы могут быть адаптированы для конкретных задач, так же, как они находятся в мозге. Физики также хотят увидеть, как эти синтетические синапсы можно комбинировать различными способами.

Поскольку новая конструкция относительно быстра и дешева в производстве, ее можно масштабировать для целого ряда будущих приложений.

p>»Хотя искусственные синапсы, способные обрабатывать сложную информацию, уже существуют на основе твёрдых материалов, теперь мы впервые показываем, что это можно сделать также с помощью воды и соли», — говорит Камсма.

«Мы эффективно воспроизводят поведение нейронов, используя систему, использующую ту же среду, что и мозг».

Мы надеемся, что, следуя столь точному плану, предоставленному мозгом, вместо того, чтобы полагаться на традиционные электрические процессы и компоненты, мы сможем приблизиться к возможностям и эффективности мозга с помощью наших собственных компьютеров.

Для исследователей это также яркий пример того, как можно объединить теоретическую и экспериментальную физику, чтобы открыть что-то новое. научная основа – создание эффекта «вау» для команды при создании искусственного синапса.

«Я подумал: вау!» — говорит Камсма. «Невероятно приятно наблюдать переход от теоретических предположений к реальным результатам, что в конечном итоге привело к прекрасным экспериментальным результатам».

Исследование было опубликовано в PNAS.