Человеческий мозг все еще является гораздо более мощным компьютером, чем все, что он сам создал до сих пор. Неудивительно, что в последнее время инженеры сосредоточились на попытках эмулировать структуру мозга с помощью искусственных синапсов. Теперь команда исследователей создала новый дизайн искусственного синапса, который работает с использованием биотехнологии на основе света, которая называется оптогенетика.
Область оптогенетики - это использование импульсов света для изменения электрической активности клеток. Прошлые исследования экспериментировали с этим методом, чтобы изучать нейроны в мозге, переустанавливать наши биологические часы, регулировать пороги боли и даже исправлять опасно нерегулярные сердцебиения.
Новый компьютерный чип, разработанный исследователями из RMIT, Австралийского национального университета, Государственного университета штата Колорадо и Технологического университета Квинсленда, был разработан для работы на принципах оптогенеза и функционирует как мозг. Для этого он использует свет разных цветов для записи, обработки и стирания данных.
«Наш оптогенетически чип имитирует фундаментальную биологию лучшего компьютера природы - человеческого мозга», - говорит ведущий исследователь - Сумит Валия. «Возможность хранить, удалять и обрабатывать информацию крайне важна для вычислений, и мозг делает это чрезвычайно эффективно. Мы можем моделировать нейронный подход мозга, просто освещая наш чип светом различного цвета».
Фототок создается на чипе с использованием света, а изменение цвета меняет направление или полярность. Повторение этого действия по определенной схеме, позволяет искусственному синапсу создавать и разрывать связи между компонентами, подобно тому, как нейроны в мозге передают сообщения, формируя воспоминания.
Чип построен на основе черного фосфора - полупроводникового материала, который становится потенциально важной частью будущей электроники. Его полезность часто может быть уменьшена естественными дефектами, но в этом случае исследователи использовали их в своих интересах.
Исследователи говорят, что чип может найти применение в носимых электронных устройствах и помогает продвигать две области вычислительной техники - устройства на основе света и устройства, основанные на симуляции работы мозга.
«Эта технология выводит нас на путь к быстрым, эффективным и безопасным вычислениям на основе света», - говорит Валия. «Это также приближает нас к важному шагу в реализации бионического мозга - мозга на кристалле, который может извлекать уроки из окружающей среды, как это делают люди».
Исследование было опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.
Оригинал статьи на английском языке можно найти по ссылке: https://newatlas.com/optogenetics-artificial-synapse/60643/
