Annak ellenére, hogy az emberi agy naponta mindössze két banánnyi energiát fogyaszt, ez nem akadályozza meg abban, hogy lenyűgöző hatékonysággal hajtson végre elképesztően bonyolult feladatokat. A Science folyóiratban közzétett új tanulmány szerint kifejlesztettek egy módszert a mesterséges idegsejt prototípusának elkészítésére, amely hihetetlenül vékony grafénrésekből áll, amelyek az emberi agyban található ioncsatornákat reprodukálják, amelyek az idegrendszeri szinapszisban résztvesznek. Ez a mesterséges neuron elektronok helyett ionokat használ, akárcsak az agy.
Energiatakarékos AI
Az agy rendkívül magas hatékonysága egy alapegységtől függ, amelyet neuronként ismerünk, amelynek nanometrikus pórusai az úgynevezett ioncsatornák. Ezek a csatornák az ingerek függvényében záródnak és nyitódnak, ebből a folyamatból származó ionáramok elektromos áramot generálnak, amely akciópotenciálokat bocsát ki, ezek lehetővé teszik az idegsejtek közötti kommunikációt. A mesterséges intelligencia (AI) is képes erre. De az AI sokkal több energiát igényel – pontosabban tízezerszer többet. Éppen ezért a szakterület kutatói számára jelenleg óriási kihívás az emberi agy energiahatékonyságával vetekedő elektronikus rendszerek tervezése és kivitelezése.
Nanofluidika
A nanofluidika a nanométeres (jellemzően 1–100 nm) szerkezetű (1 nm = 10-9 m) szerkezetű folyadékok viselkedésének, manipulálásának és ellenőrzésének tanulmányozása. Ez az új tanulmány megmutatta, hogyan képes egy elektromos mező összegyűjteni a vízmolekulákat, amelyek kulcsfontosságú tulajdonságot fejlesztenek ki: a memrisztor -effektust, így a klaszterek megtartják a közelmúltban kapott ingerek egy részét.
| Memrisztor |
| A memrisztor szó két szó összetételéből áll: memory (memória) és resistor (elektromos ellenállás). A memrisztor egy olyan passzív elektromos elem, amelynek az elektromos ellenállása nem állandó, hanem a múltbeli állapotától függ. Az első memrisztort 2007-ben állították elő. Az ellenállás, a kondenzátor és az induktivitás mellett a negyedik passzív áramköri elem. |
A kutatók tervei szerint, az emberi agyban lévő ioncsatornákat a grafén rések reprodukálják. Ezenkívül a tudósok digitális és elméleti eszközök segítségével felfedezték a speciális klaszterek összeállításának módját, hogy reprodukálják az akciós potenciálok kibocsátásának fizikai mechanizmusát.
Azzal, hogy lehetővé válik az információcsere két mesterséges idegsejt között, a mesterséges idegsejtek elősegítik az agy-számítógép interfész kutatását.
A következő lépés kísérletileg bizonyítani, hogy ezek az új rendszerek képesek alapvető tanulási algoritmusok végrehajtására, amelyek viszont az elektromos memória biztosításának alapjává válhatnak és a mesterséges idegsejtek képesek lesznek emlékezni.
