การทำงานของสมองส่วนหนึ่งเกิดจากวัสดุนาโน

Anonim

สมองต้องใช้พลังงานน้อยมากในการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมในการเรียนรู้ทำให้เกิดการรับรู้ความคลุมเครือมีความสามารถในการรับรู้ความสามารถสูงและมีสติปัญญาและดำเนินการประมวลผลข้อมูลที่ซับซ้อน

สองคุณสมบัติที่สำคัญของวงจรประสาทคือ "ความสามารถในการเรียนรู้ของ synapses" และ "impulses เส้นประสาทหรือแหลม." ในขณะที่ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์สมองโครงสร้างสมองได้รับการชี้แจงให้ชัดเจน แต่ก็ซับซ้อนเกินไปที่จะเลียนแบบได้อย่างสมบูรณ์ นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามที่จะทำซ้ำการทำงานของสมองโดยใช้วงจรประสาทและอุปกรณ์ neuromorphic ที่เลียนแบบส่วนหนึ่งของกลไกของสมอง

ในการพัฒนาชิพ neuromorphic เพื่อทำซ้ำเทียมวงจรที่เลียนแบบโครงสร้างและหน้าที่ของสมองหน้าที่ของการสร้างและการส่งผ่านของ spikes spontaneous ที่เลียนแบบ impulses เส้นประสาท (spikes) ยังไม่ได้ใช้อย่างเต็มที่

กลุ่มนักวิจัยร่วมจากสถาบันเทคโนโลยี Kyushu และมหาวิทยาลัยโอซาก้าได้ทำการศึกษาการควบคุมการควบคุมปัจจุบันในจุดเชื่อมต่อของโมเลกุลต่างๆและอนุภาคที่ดูดซับบนท่อนาโนคาร์บอนแบบผนังเดี่ยว (SWNT) โดยใช้กล้องจุลทรรศน์กำลังของอะตอม (C-AFM) และพบว่า ความต้านทานความแตกต่างเชิงลบเกิดขึ้นในโมเลกุล polyoxometalate (POM) ที่ดูดซึมบน SWNT นี่แสดงให้เห็นว่ารัฐไม่สมดุลแบบไดนามิกที่ไม่เสถียรเกิดขึ้นในการเชื่อมต่อระดับโมเลกุล

นอกจากนี้นักวิจัยยังได้สร้างอุปกรณ์แบบนีโอโมร็อกโกแบบโมเลกุลของเครือข่าย SWNT / POM ที่มีความหนาแน่นสูงมากทำให้เกิด spikes spikes คล้ายกับแรงกระตุ้นของเซลล์ประสาท (รูปที่ 1)

POM ประกอบด้วยอะตอมของโลหะและอะตอมออกซิเจนเพื่อสร้างกรอบสามมิติ (รูปที่ 2) แตกต่างจากโมเลกุลอินทรีย์ทั่วไป POM สามารถจัดเก็บค่าใช้จ่ายในโมเลกุลเดี่ยว ในการศึกษาครั้งนี้พบว่าความแตกต่างของค่าความต้านทานและการขัดขวางจากเครือข่ายเกิดจากแรงเสียดทานของค่าคงที่ในโมเลกุลในเครือข่าย

ดังนั้นกลุ่มวิจัยร่วมที่นำโดย Megumi Akai-Kasaya ได้ทำการจำลองแบบของโมเลกุลแบบสุ่มที่ซับซ้อนด้วยโมเลกุลของ POM ซึ่งสามารถจัดเก็บค่าไฟฟ้าจำลองการเกิด spikes ที่สร้างขึ้นจากเครือข่ายโมเลกุลแบบสุ่ม (รูปที่ 3 ซ้าย) พวกเขายังแสดงให้เห็นว่ารูปแบบโมเลกุลนี้น่าจะกลายเป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์อ่างเก็บน้ำ การคำนวณระบบคลังสินค้าเป็นระบบปัญญาประดิษฐ์ยุคต่อไป (AI) (รูปที่ 3) ผลการวิจัยของพวกเขาถูกตีพิมพ์ใน การสื่อสารธรรมชาติ

"ความสำคัญของการศึกษาของเราก็คือส่วนหนึ่งของการทำงานของสมองถูกจำลองด้วยวัสดุนาโนโมเลกุลเราแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ที่ว่าเครือข่ายโมเลกุลแบบสุ่มจะกลายเป็น neuromorphic AI" Hirofumi Tanaka ผู้ร่วมวิจัยกล่าว

เป็นที่คาดหวังว่าความสำเร็จของกลุ่มนี้จะมีส่วนช่วยในการพัฒนาอุปกรณ์ neuromorphic ในอนาคต

menu
menu