Искусственные нейроны успешно вступили в «диалог» с живыми клетками мозга

Исследовательская группа Северо-Западного университета разработала новый тип искусственного нейрона, который не только может имитировать электрическую активность живых нейронов, но и способен напрямую взаимодействовать с реальными нервными клетками в эксперименте. В тестах с использованием срезов мозга крыс сигналы, генерируемые искусственным нейроном, успешно активировали реакции реальных нейронов, что указывает на достижение нового уровня совместимости электронных устройств с живой нервной системой. Результаты исследования были опубликованы в журнале «Nature Nanotechnology».

Инновационность этой технологии заключается в используемых материалах и методах производства. В отличие от традиционных кремниевых чипов с жёсткой, однородной и фиксированной структурой, исследовательская группа использовала электронный чернильный состав на основе нанопластин дисульфида молибдена и графена, который наносится на гибкую полимерную основу с помощью технологии аэрозольной струйной печати. Учёные умело использовали обычно считающиеся недостатками полимеры, заставляя их частично разлагаться при подаче электричества и формировать узкие проводящие нити, что позволяет создавать внезапные электрические отклики, аналогичные разрядам нейронов. Такая конструкция позволяет одному устройству имитировать различные сложные паттерны нейронных сигналов, такие как одиночные, устойчивые и взрывные разряды, значительно сокращая количество компонентов, необходимых для выполнения сложных задач.

Эта технология может найти применение в интерфейсах мозг-компьютер и нейронных протезах, например, для восстановления слуха, зрения или двигательных функций, а также может указать направление для разработки нового поколения вычислительных систем, вдохновлённых работой мозга. Руководитель исследования Марк К. Херсам отметил, что современные методы обучения ИИ, требующие интенсивных вычислений, потребляют огромное количество энергии, в то время как эффективность мозга в пять раз выше, чем у цифровых компьютеров. Этот эффективный и недорогой метод производства является экологически безопасным и может стать ключевым решением проблемы энергопотребления ИИ и способствовать революции в эффективности аппаратных вычислений, и его дальнейшее развитие вызывает большой интерес.