Po prvi put, istraživači su simulirali neurološke spojeve zvane sinapse koristeći iste sastojke vode i soli koje koristi mozak, doprinoseći polju u nastajanju koje kombinuje biologiju sa elektronikom zvanom jontronika.
Tim sa Univerziteta u Utrehtu u Holandiji i Univerziteta Sogang u Južnoj Koreji tvrdi da je bio inspirisan funkcionisanjem ljudskog mozga, koji takođe koristi naelektrisane čestice zvane joni rastvoreni u vodi za prenos signala unutar neurona.
Važna karakteristika sposobnosti mozga da obrađuje informacije je sinaptička plastičnost, koja omogućava neuronima da prilagode snagu veza između njih kao odgovor na istoriju unosa.
Nazvan jontronički memristor, uređaj ‘pamti’ koliko je električnog naboja prethodno proteklo kroz njega, približavajući nas generisanju veštačkih sistema sposobnih da imitiraju supermoći ljudskog mozga.
„To predstavlja ključni napredak ka kompjuterima ne samo sposobnim da oponašaju komunikacijske obrasce ljudskog mozga, već i da koriste isti medij“, kaže teorijski fizičar Tim Kamsma sa Univerziteta u Utrehtu.
U obliku konusa sa rastvorom vode i soli unutra, jontronski memristor meri samo 150 k 200 mikrometara – širinu oko tri ili četiri ljudske dlake jedna pored druge. Električni impulsi izazivaju kretanje jona kroz kanal u obliku konusa, pri čemu varijacije u električnom naboju dovode do varijacija u kretanju jona. Promena u načinu na koji sinapsa sprovodi električnu energiju može se izmeriti i dekodirati da bi se razumelo šta je bio ulazni signal, što predstavlja neku vrstu memorije.
Još uvek je u ranoj fazi za uređaj i za jontroniku uopšte. Ipak, način na koji dužina kanala utiče na trajanje memorije memristora već sugeriše da bi kanali mogli biti prilagođeni za specifične zadatke, slično kao što su u mozgu. Fizičari takođe žele da vide kako se ove sintetičke sinapse mogu kombinovati na različite načine.
Budući da je relativno brz i jeftin za proizvodnju, novi dizajn bi se mogao skalirati za niz budućih aplikacija.
„Dok veštačke sinapse sposobne da obrađuju složene informacije već postoje na osnovu čvrstih materijala, sada po prvi put pokazujemo da se ovaj podvig takođe može postići upotrebom vode i soli“, kaže Kamsma.
„Mi efikasno repliciramo neuronsko ponašanje koristeći sistem koji koristi isti medijum kao i mozak.
Nadamo se da ćemo, tako što ćemo tako verno pratiti plan koji daje mozak, umesto da se oslanjamo na tradicionalne električne procese i komponente, moći da se približimo kapacitetu i efikasnosti mozga sa sopstvenim računarima.
Za istraživače, to je takođe moćan primer kako se teorijska i eksperimentalna fizika mogu kombinovati da bi se razbila nova naučna osnova – dajući timu ‘vau’ faktor trenutak kada je veštačka sinapsa stvorena.
„Mislio sam vau!“ kaže Kamsma. „Neverovatno je zadovoljstvo prisustvovati prelasku sa teorijskih pretpostavki na opipljive rezultate u stvarnom svetu, što na kraju rezultira ovim prelepim eksperimentalnim rezultatima.“
Istraživanje je objavljeno u PNAS-u.
