Nanoteknologialla keinotekoisia synapseja

Japanilaisten nanoelektroniikan ja materiaalien tutkimuskeskuksien sekä Kalifornian yliopiston yhteinen tutkijaryhmä kertoi kesällä onnistuneensa kehittämään synapsisen laitteen, jolla on myös ympäristöstään riippuvia ominaisuuksia.

Laite matkii ihmiskehon biologista synapsia, jossa toistuva stimulointi vahvistaa hermoradan synapsin yhteyttä muuhun aivorakenteeseen. Myös ihmiskehossa korkeampi lämpötila lisää synapsisen siirron astetta.

Tutkijoiden kehittämä sähkökemiallinen laite on Cu2S-aukkotyyppinen atomikytkin. Tässä laitteessa on rako, joka ylitetään stimulointipulssien kasaamilla kuparisäikeillä. Näin muutos johtokyvyssä on ajasta riippuvainen ja siten samantapainen kuin biologisen synapsin voimistuminen vastaavassa tilanteessa.

Laite tavallaan matkii ihmisen muistin pääpiirteitä, nimittäin aisteja sekä lyhyen ja pitkän aikavälin muistoja. Lisäksi se reagoi ilmaan ja lämpötilan muutoksiin. Tämä mahdollistaa sen yksilöimisen synteettiseksi synapsiksi, joilla on potentiaalia hahmottaa ympäristöä ja siihen tukeutuen siitä voitaisiin kehittää keinotekoisia neuroverkkoja.

Tutkimustuloksien uskotaan johtavan jopa uudentyyppisen neurotietokoneen kehittämiseen, joka ylittää perinteisen tietokoneen kapasiteetin.

Oheisessa kuvassa Cu2S-kytkin toimii aistina, lyhytaikaisena muistina ja pitkäaikaisena muistina riippuen tulojännitepulssistimulaation intervallista. Näin se matkii kuvan ylemmän osan biologista synapsiliitosta.