Команда физиков из Утрехтского университета (Нидерланды) и Университета Соганга (Южная Корея) совершила прорыв: им удалось создать искусственный синапс – биологическую основу, которая позволяет человеческому мозгу мыслить и рассуждать. Ранее предпринимались многочисленные попытки воспроизвести способ обработки мозгом сложной информации, но они обычно опирались на кремний и металлы. Разработанный же нидерландскими и корейскими учеными синапс использует те же простые вещества, что и наш мозг: воду и соль.
Современные компьютеры, использующие двоичный код, невероятно быстро выполняют математические операции и визуализируют графику, но настоящее мышление для них является сложной задачей. Новейшие системы искусственного интеллекта, такие как ChatGPT и Gemini, на первый взгляд создают впечатление критического мышления, но по сути, они являются мощными генераторами слов. Однако новый искусственный синапс, работающий в той же среде, что и человеческий мозг, имеет перед нейросетями преимущество, когда речь идет о воспроизведении функциональности органического мозга.
Устройство, лежащее в основе этого исследования, известно как ионтронный мемристор. По размеру оно невероятно маленькое – от 150 до 200 микрометров, что немного шире обыкновенного человеческого волоса. Мемристор имеет конусообразный микроканал, в котором находится раствор соли (хлорида калия), растворенный в воде. Когда устройство получает электрический сигнал, ионы воды движутся вверх по каналу, изменяя таким образом плотность ионов и проводимость канала.
Интенсивность и продолжительность электрического импульса влияют на то, как меняется проводимость мемристора. Команда ученых утверждает, что данный метод эффективно отражает процесс нашего мозга, когда меняются связи между нейронами в синапсах и когда мозг работает над созданием осознанных мыслей. Исследователи также отмечают, что различная длина каналов может увеличивать или уменьшать время, необходимое для выравнивания индуцированных изменений заряда. Следовательно, возможно создание различных типов каналов для разных вычислительных задач. Это, опять же, отражает принцип работы синапсов в нашем мозге.
Крошечный конусообразный канал здесь функционирует аналогично биологическому синапсу. Фото: Утрехтский Университет/Университет Соганг.
Исследование возглавил докторант Утрехтского университета Тим Камсма, который совсем недавно начал работу над описанием теоретических возможностей своего ионтронного мемристора. Камсма связался с командой из Университета Соганга, которая была заинтересована в применении теории на практике, и они сразу же приступили к созданию мемристора Камсмы. Удивительно, но на разработку крошечного устройства и подтверждение того, что оно ведет себя практически так, как предсказывал Камсма, потребовалось всего несколько месяцев.
На данный момент устройство не может проводить какие-либо сложные расчеты или размышлять о смысле жизни с помощью искусственного синапса, но и с одним биологическим синапсом это невозможно сделать. Тем не менее, это только первый важный шаг на пути к созданию компьютеров, работающих по тем же принципам, что и человеческий мозг.
