Інженери з Northwestern University створили штучні нейрони, здатні передавати сигнали, максимально наближені до природних, і безпосередньо взаємодіяти з живими клітинами мозку. Розробка може змінити підхід до створення мозкових імплантів і водночас зробити штучний інтелект значно енергоефективнішим
Фото: unsplash.com
У лабораторних експериментах на зрізах мозку мишей штучні нейрони успішно стимулювали реальні нейрони та викликали вимірювану реакцію. Це свідчить про новий рівень сумісності між електронікою та біологічними нейронними мережами.
Крок до нейроінтерфейсів і нових обчислень
Технологія відкриває перспективи для розвитку інтерфейсів «мозок-комп’ютер» і нейропротезів. Йдеться про імпланти, які можуть відновлювати слух, зір або рух.
Водночас дослідження має значення для обчислювальної техніки. Мозок вважається найефективнішою обчислювальною системою, тому відтворення принципів його роботи може дозволити створювати обладнання, здатне виконувати складні задачі з набагато меншим споживанням енергії.
Як пояснив керівник дослідження Марк Херсам, сучасний штучний інтелект потребує дедалі більше даних, що призводить до різкого зростання енергоспоживання. Саме тому інженери шукають нові підходи до створення ефективнішого «заліза».
Від кремнію до «м’якої» електроніки
На відміну від традиційних чипів із мільярдами однакових транзисторів, мозок складається з різних типів нейронів, що працюють у гнучких тривимірних мережах і постійно адаптуються.
Щоб наблизитися до такої архітектури, вчені використали друковані матеріали. Вони створили спеціальні електронні «чорнила» на основі дисульфіду молібдену та графену, які нанесли на гнучку полімерну поверхню.
У результаті вдалося отримати вузький провідний канал, що генерує електричні імпульси, схожі на нейронні. Штучні нейрони можуть відтворювати різні типи сигналів — від одиночних імпульсів до складних «сплесків» активності.
Читайте також: Вчені перетворили електрику на звук через квантовий пристрій
Реакція живого мозку
Під час тестів сигнали штучних нейронів збігалися з природними за тривалістю та формою. Вони ефективно активували нейронні ланцюги, що підтверджує можливість прямої взаємодії електронних систем із мозком.
Дослідники зазначають, що попередні спроби створення таких нейронів не давали потрібного результату: сигнали були або занадто повільними, або надто швидкими. У новій розробці вдалося досягти необхідного балансу.
Менше енергії — більше можливостей
Окрім наукового прориву, технологія має практичні переваги. Виробництво є дешевим і менш ресурсомістким, оскільки матеріали використовуються лише там, де це потрібно.
Це особливо важливо на тлі стрімкого розвитку штучного інтелекту. Сучасні дата-центри вже споживають величезні обсяги електроенергії та води для охолодження. У майбутньому це може стати обмеженням для масштабування технологій.
Новий підхід до створення нейроноподібних систем може суттєво знизити енергоспоживання і зробити розвиток AI більш сталим.
Дослідження опубліковане 15 квітня в журналі Nature Nanotechnology.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Чи накриє Землю магнітна буря найближчими днями: прогноз
Клімат Європи зміниться сильніше, ніж очікували — учені
Життя на Червоній планеті: учені виявили на Марсі органічні сполуки
За матеріалами scitechdaily.com.
Telegram 
Viber 