Создан синтетический нейрон, работающий как нейрон человека

Ученые из Северо-Западного университета и Технологического института Джорджии совершили прорыв в области нейроморфных вычислений, создав высокопроизводительный органический электрохимический нейрон (OECN), функционально схожий с биологическими аналогами.  Ключевое отличие этого OECN от предшественников заключается в его способности работать в том же частотном диапазоне, что и человеческие нейроны.  Это достижение открывает новые горизонты для создания более реалистичных и эффективных искусственных интеллектуальных систем.

Прежде существовавшие органические электрохимические нейронные сети имели существенные ограничения в скорости обработки информации.  Они работали значительно медленнее, чем биологические нейроны, что ограничивало их возможности в обработке сложных сигналов в реальном времени.  Разработанный же OECN преодолевает это ограничение, демонстрируя значительно более широкий диапазон частотной модуляции – в 50 раз шире, чем у предшественников.  Это достижение стало возможным благодаря инновационному подходу к материаловедению и архитектуре нейрона.  Ученые использовали новые органические материалы, обладающие уникальными электрохимическими свойствами, позволяющими обеспечить высокую скорость и точность передачи сигналов.  Более того,  ученые оптимизировали геометрию и размеры самого нейрона, уменьшив его физические габариты при одновременном улучшении производительности.  Это важно для создания компактных и энергоэффективных нейроморфных систем.

Но инновация не ограничивается только созданием отдельного нейрона.  Исследователи пошли дальше, интегрировав свои искусственные нейроны в полноценную систему тактильного восприятия.  Для этого они разработали дополнительные органические материалы, имитирующие функции сенсорных рецепторов и синапсов.  Эти искусственные рецепторы способны преобразовывать внешние тактильные сигналы (давление, температуру, текстуру) в электрические импульсы, которые затем обрабатываются искусственным нейроном.  В результате была создана система, способная в режиме реального времени воспринимать и обрабатывать тактильную информацию, подобно биологической сенсорной системе человека.

Эта интегрированная система демонстрирует значительный шаг вперед в создании роботов с человекоподобными сенсорными способностями.  Современные роботы часто страдают от ограниченных сенсорных возможностей, что препятствует их эффективному взаимодействию с окружающей средой.  Разработка  Северо-Западного университета и Технологического института Джорджии позволяет преодолеть это ограничение,  обеспечивая роботов более точной и  быстрой обработкой тактильной информации.  Это критически важно для выполнения задач, требующих тонкой моторики и адаптации к окружающей среде, таких как сборка сложных механизмов, хирургические операции или взаимодействие с хрупкими объектами.

Более того,  разработка имеет потенциал для применения далеко за пределами робототехники.  Она может быть использована в создании протезов с улучшенной чувствительностью,  в разработке новых типов биосенсоров для медицины, а также в создании более эффективных и энергосберегающих вычислительных систем,  имитирующих работу человеческого мозга.  Подобные нейроморфные системы могут стать основой для создания искусственного интеллекта нового поколения, обладающего способностью к обучению, адаптации и принятию решений на уровне человека.  Дальнейшие исследования в этом направлении обещают революционные изменения в различных областях науки и техники.  Ученые планируют продолжить работу над оптимизацией системы, увеличивая количество интегрированных нейронов и расширяя функциональность сенсорных рецепторов, приближая искусственные системы к биологическим прототипам.