- Časopis Quark - https://www.quark.sk -

Neuróny a elektronika

Ilustračné foto Pixabay

Elektronika inšpirovaná mozgom je predmetom intenzívneho výskumu. Vedci z CNRS a Ecole Normale Supérieure – PSL teoreticky navrhli, ako vyvinúť umelé neuróny, ktoré by ako nervové bunky využívali ióny na prenos informácií. V časopise Science uvádzajú, že zariadenia vyrobené z vrstvy iónov prenášajúcich vodu v grafénových nanoobaloch majú rovnakú prenosovú kapacitu ako neurón.
Pri spotrebe energie zodpovedajúcej dvom banánom za deň dokáže ľudský mozog vykonávať mnohé zložité úlohy. Jeho vysoká energetická účinnosť závisí najmä od jeho základnej jednotky, neurónu, ktorý má membránu s nanometrickými pórmi nazývanými iónové kanály, ktoré sa otvárajú a zatvárajú podľa prijatých podnetov. Výsledné toky iónov vytvárajú elektrický prúd zodpovedný za vysielanie akčných potenciálov, signálov, ktoré umožňujú neurónom vzájomne komunikovať. Umelá inteligencia dokáže vykonávať všetky tieto úlohy, ale za cenu desaťtisíckrát vyššej spotreby energie ako ľudský mozog. Úlohou výskumu teda je navrhovať elektronické systémy, ktoré by boli energeticky rovnako účinné ako ľudský mozog.
Nové perspektívy ponúka nanofluidika: štúdium správania sa kvapalín v kanáloch so šírkou menšou ako 100 nanometrov. Tím z Laboratória fyziky ENS navrhuje skonštruovať umelý neurón z grafénových štrbín obsahujúcich jednu vrstvu molekúl vody. Pod vplyvom elektrického poľa sa ióny z tejto vrstvy vody združujú do podlhovastých zhlukov a vyvíjajú vlastnosť známu ako memristorový efekt: uchovávajú si niektoré podnety z minulosti. Ak zopakujeme porovnanie s mozgom, grafénové štrbiny reprodukujú iónové kanály, klastre a toky iónov. Pomocou teoretických a digitálnych nástrojov vedci ukázali, ako tieto klastre zostaviť tak, aby reprodukovali mechanizmus vysielania akčných potenciálov, a teda prenosu informácií. Cieľom experimentov bude dokázať, že takéto systémy môžu implementovať jednoduché učiace algoritmy, ktoré poslúžia ako základ pre elektronické pamäte budúcnosti.

Zo stránky EurekAlert! spracovala BP

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 9/2021. Ak ešte nie ste našou predplatiteľkou/naším predplatiteľom a chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.
Komentáre