За първи път: изкуствени неврони си взаимодействат директно с живи мозъчни клетки

Инженерите от Северозападния университет (САЩ) създадоха изкуствени неврони, които могат да взаимодействат директно с истински мозъчни клетки. Гъвкавите и евтини устройства генерират електрически сигнали, почти идентични с тези на живите неврони, и са способни да активират биологичната мозъчна тъкан.

В експерименти върху мозъци на мишки изкуствените неврони успешно предизвикаха реакции в реалните неврони. Това демонстрира ново ниво на съвместимост между електронните устройства и живите невронни системи.

Това постижение приближава създаването на електроника за директен интерфейс с нервната система, което може да доведе до появата на нови невропротези, възстановяващи слуха, зрението или движението. Освен това технологията показва пътя към енергийно ефективни изчислителни системи, вдъхновени от мозъка.

Изследването, публикувано на 15 април в списание Nature Nanotechnology е ръководено от професор Марк Херсам. Той отбеляза:

„Днес изкуственият интелект доминира в света… За да стане по-умен, той се обучава върху все по-големи масиви от данни. Това води до огромен проблем с енергопотреблението. Затова ни е необходима по-ефективна хардуерна част. Тъй като мозъкът е пет порядъка по-енергийно ефективен от цифровия компютър, логично е да търсим вдъхновение в мозъка за изчисленията от следващото поколение“.

Ключовата разлика в новата разработка е използването на меки, материали за отпечатване, които по-добре съответстват на структурата на мозъка. Устройствата са създадени от електронно мастило на базата на нанолюспи от молибденов дисулфид и графен, нанесени върху гъвкава полимерна основа чрез аерозолно струйно печатане. Това позволява на всеки изкуствен неврон да генерира сложни сигнали (единични импулси, непрекъсната активност, пакети от импулси), имитирайки реалната невронна комуникация.

Процесът на производство е прост, евтин и екологичен, тъй като методът на аддитивно печатане нанася материал само там, където е необходимо. Повишаването на енергийната ефективност е от критично значение на фона на нарастващите нужди на изкуствения интелект, изискващи гигавати енергия и огромни количества вода за охлаждане на центровете за данни.

Интересен факт: човешкият мозък, консумирайки едва около 20W, е способен да решава задачи, за които на съвременните суперкомпютри са необходими мегавати енергия. Новите изкуствени неврони са стъпка към създаването на „невроморфни“ процесори, които ще могат да обработват информация по подобен, изключително ефективен начин.