Ajattelevia ja synaptisia pehmorakenteita

Joku koskettaa olkapäätäsi. Ihon kosketusreseptorit lähettävät viestin aivoihisi, jotka käsittelevät informaation ja ohjaavat sinut katsomaan kosketuksen suuntaan.

Penn Staten ja Yhdysvaltain ilmavoimien tutkijat ovat nyt hyödyntäneet tällaista toimintatapaa integroineet ne "ajatteleviin" materiaaleihin.

Tutkimustulokset perustuvat uuteen, uudelleen konfiguroitavaan vaihtoehtoon elektronisille integroiduille piireille.

Integroitujen piirien rooli tietojenkäsittelyssä on samanlainen kuin aivojen rooli ihmiskehossa. Päätutkijan, Penn Staten koneinsinöörin Ryan Harnen mukaan integroidut piirit ovat signaalien ja informaation skaalautuvan laskennan ydinkomponentti, mutta tutkijat eivät ole koskaan toteuttaneet niitä missään muussa koostumuksessa kuin piipuolijohteissa.

Hänen tiiminsä löytö paljasti lähes minkä tahansa ympärillämme olevan materiaalin mahdollisuuden toimia oman integroidun piirinsä tavoin: kyetä "ajattelemaan" mitä tapahtuu.

"Olemme luoneet ensimmäisen esimerkin teknisestä materiaalista, joka voi samanaikaisesti havaita, ajatella ja toimia mekaanisen rasituksen tuloksena ilman, että tarvitaan lisäpiirejä tällaisten signaalien käsittelemiseen", Harne kertoo. "Pehmeä polymeerimateriaali toimii kuin aivot, jotka voivat vastaanottaa digitaalisia informaatiojonoja, jotka sitten käsitellään, mikä johtaa uusiin digitaalisen informaation sarjoihin, jotka voivat ohjata reaktioita."

Materiaalia voisi käyttää mekaanista voimaa monimutkaisten aritmeettisten menetelmien laskemiseen, kuten Harne ja hänen tiiminsä osoittivat tai havaita radiotaajuuksia tiettyjen valosignaalien välittämiseksi muiden mahdollisten esimerkkien joukossa. Mahdollisuudet ovat laajoja, Harne sanoi, koska integroidut piirit voidaan ohjelmoida tekemään niin paljon.

Harnen mukaan materiaalissa käytetään samanlaista "ajatteluprosessia" kuin ihmisillä ja sillä on potentiaalisia sovelluksia autonomisissa etsintä- ja pelastusjärjestelmissä, infrastruktuurin korjauksissa ja jopa biohybridimateriaaleissa, jotka voivat tunnistaa, eristää ja neutraloida ilmassa leviäviä taudinaiheuttajia.

Penn Staten apulaisprofessori Cunjiang Yun johtama toinen tutkijatiimi suunnitteli puolestaan pehmeän synaptisen transistorin integroitavaksi robotteihin tai puetettaviin laitteisiin ja hyödyntämään tekoälyä toimintojen optimointiin.

"Toisin kuin kaikki muut aivojen alueet, ventraalisen tegmentaalisen alueen neuronit pystyvät vapauttamaan sekä virittäviä että estäviä välittäjäaineita samanaikaisesti", Yu sanoi. "Suunnittelemalla synaptinen transistori toimimaan molemmilla synaptisilla toiminnoilla samanaikaisesti, tarvitaan vähemmän transistoreita verrattuna perinteiseen integroituun elektroniikkatekniikkaan, mikä yksinkertaistaa järjestelmäarkkitehtuuria ja mahdollistaa siten kootun laitteen säästävän energiaa."

Aiheesta aiemmin: