Artificial Neuron Prototype 777x472 1 2
Thông tin công nghệ

Điện tử lấy cảm hứng từ não: Một nơron ion nhân tạo cho những kỷ niệm điện tử của ngày mai

Nguyên mẫu tế bào thần kinh nhân tạo: các khe nanofluidic có thể đóng vai trò của các kênh ion và cho phép các tế bào thần kinh giao tiếp. Các cụm ion đạt được sự vận chuyển ion gây ra sự giao tiếp này. Nguồn: © Paul Robin, ENS Laboratoire de Physique (CNRS / ENS-PSL / Sorbonne Université / Université de Paris).

Các thiết bị điện tử lấy cảm hứng từ não là chủ đề được nghiên cứu rất nhiều. Các nhà khoa học từ CNRS và Ecole Normale Supérieure – PSL đã đưa ra giả thuyết về cách phát triển các tế bào thần kinh nhân tạo bằng cách sử dụng các tế bào thần kinh, các ion để mang thông tin. Công trình của họ, được công bố trên tạp chí Science vào ngày 6 tháng 8 năm 2021, báo cáo rằng các thiết bị làm bằng một lớp nước vận chuyển các ion bên trong các nano graphene có cùng khả năng truyền dẫn như một tế bào thần kinh.

Với mức tiêu hao năng lượng tương đương hai quả chuối mỗi ngày, não người có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ phức tạp. Hiệu suất năng lượng cao của nó đặc biệt phụ thuộc vào đơn vị cơ sở của nó, nơ-ron, có một màng với các lỗ nano gọi là các kênh ion, mở và đóng theo các kích thích nhận được. Các dòng ion tạo ra tạo ra một dòng điện chịu trách nhiệm phát ra các điện thế hoạt động, các tín hiệu cho phép các tế bào thần kinh giao tiếp với nhau.

Trí tuệ nhân tạo có thể làm được tất cả những công việc này mà chỉ với mức tiêu hao năng lượng gấp hàng chục nghìn lần bộ não con người. Vì vậy, toàn bộ thách thức nghiên cứu ngày nay là thiết kế các hệ thống điện tử tiết kiệm năng lượng như bộ não con người, chẳng hạn bằng cách sử dụng các ion, không phải electron, để mang thông tin. Đối với điều này, nanofluidics, nghiên cứu về cách chất lỏng hoạt động trong các kênh rộng dưới 100 nanomet, đưa ra nhiều quan điểm. Trong một nghiên cứu mới, một nhóm từ ENS Laboratoire de Physique (CNRS / ENS-PSL / Sorbonne Université / Université de Paris) chỉ ra cách tạo ra nguyên mẫu một nơ-ron nhân tạo được tạo thành từ các khe graphene cực mỏng chứa một lớp phân tử nước. . 1

Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng, dưới tác dụng của điện trường, các ion từ lớp nước này tập hợp thành các cụm kéo dài và phát triển một đặc tính được gọi là hiệu ứng memristor: các cụm này giữ lại một số kích thích đã nhận được trong quá khứ. Để lặp lại so sánh với não, các khe graphene tái tạo các kênh ion, cụm và dòng ion. Và, bằng cách sử dụng các công cụ lý thuyết và kỹ thuật số, các nhà khoa học đã chỉ ra cách lắp ráp các cụm này để tái tạo cơ chế vật lý phát ra điện thế hoạt động và do đó truyền thông tin.

Công trình lý thuyết này được tiếp tục thực nghiệm trong nhóm người Pháp, với sự cộng tác của các nhà khoa học từ Đại học Manchester (Anh). Mục tiêu bây giờ là chứng minh bằng thực nghiệm rằng các hệ thống như vậy có thể thực hiện các thuật toán học đơn giản có thể làm nền tảng cho các ký ức điện tử của ngày mai.

Ghi chú:

1 Được phát minh gần đây ở Manchester bởi nhóm của André Geim (Giải Nobel Vật lý 2010)

Tham khảo: “Mô hình hóa bộ nhớ mới nổi và điện áp tăng vọt trong quá trình vận chuyển ion qua các khe ở quy mô angstrom” của Paul Robin, Nikita Kavokine và Lydéric Bocquet, 6 tháng 8 năm 2021, Science .
DOI: 10.1126 / science.abf7923

Theo Scitechdaily

What's your reaction?

Excited
0
Happy
0
In Love
0
Not Sure
0

You may also like

Leave a reply

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.