Vedci spozorovali v sieti nanovlákien správanie podobné mozgu

0

Medzinárodný tím výskumníkov z Japonského národného inštitútu pre vedu o materiáloch a z University of California, Los Angeles (UCLA) urobil významný pokrok smerom k cieľu vytvoriť mysliace stroje. Vedci vytvorili experimentálne zariadenie, ktoré vykazovalo určité vlastnosti podobné správaniu mozgu - učenie, zapamätanie, zabúdanie, bdelosť a spánok. Ich dokument bol uverejnený v časopise Scientific Reports.

„Spôsob, ako sa zariadenie neustále vyvíja a posúva, napodobňuje ľudský mozog. Môže prísť s rôznymi typmi vzorov správania, ktoré sa neopakujú,“ vysvetľuje spoluautor štúdie James Gimzewski, profesor chémie a biochémie na UCLA. Štúdia predstavuje jeden z prvých krokov vo výskume, ktorý by napokon mohol viesť k počítačom fyzicky a funkčne podobným mozgu.

Boli by schopné riešiť problémy, ktoré súčasným počítačom spôsobujú ťažkosti, pričom by vyžadovali oveľa menej energie ako dnešné počítače. (Na porovnanie, ľudský mozog pracuje s príkonom zhruba ekvivalentným tomu, čo používa 20 W žiarovka, zatiaľ čo servery riešiace náročné úlohy, ako je strojové učenie či internetové vyhľadávanie, môžu vyžadovať energiu ekvivalentnú spotrebe mnohých domácností.)

Zariadenie, s ktorým vedci pracovali, je vyrobené zo spleti strieborných nanočastíc s priemerom iba 360 nanometrov. Nanovrstvy boli potiahnuté izolačným polymérom s hrúbkou asi 1 nanometer. Celé zariadenie meralo asi 10 štvorcových milimetrov. Nanočastice, ktoré sa nechali náhodne zostaviť na kremíkovej doštičke, vytvorili vzájomne vysoko prepojené štruktúry, ktoré vykazovali pozoruhodnú podobnosť s tými, ktoré tvoria neokortex, časť mozgu spojenú s vyššími funkciami, ako je reč, vnímanie a poznávanie.

Jedna z čŕt, ktorá odlišuje sieť nanovlákien od bežných elektronických obvodov, je to, že elektróny pretekajúce cez ne spôsobujú zmenu fyzickej konfigurácie siete. V štúdii elektrický prúd vyvolal migráciu atómov striebra zvnútra polymérneho povlaku a vytvoril spojenia, kde sa prekrývajú dve nanovlákna. Systém mal asi 10 miliónov takýchto križovatiek, ktoré sú analogické so synapsiami, v ktorých sa mozgové bunky spájajú a komunikujú.

Vedci pripojili dve elektródy k mriežke podobnej mozgu, aby skúmali výkonnosť siete. Zistili, že sieť ako celok vykazovala charakteristiky, ktoré nebolo možné prisúdiť jednotlivým častiam, ktoré ju tvoria. To je ďalší znak, ktorým sa sieť podobá mozgu a odlišuje od klasických počítačov. Ak sieťou pretekal prúd, pretrvávali spojenia medzi nanovláknami v niektorých prípadoch až jednu minútu, čo sa podobalo procesu učenia a zapamätania v mozgu.

Inokedy sa spojenia po odpojení napájania náhle prerušili, čo pripomínalo mozgový proces zabúdania. V ďalších experimentoch výskumný tím zistil, že pri menšom prietoku energie zariadenie prejavilo správanie zodpovedajúce tomu, čo pozorujú neurovedci, keď používajú funkčné skenovanie MRI na snímanie mozgu spiaceho človeka. Po zvýšení prietoku energie zodpovedalo správanie siete nanovlákien správaniu prebudeného mozgu.

„Náš výskum môže byť užitočný pri vytváraní nových typov hardvéru, ktorý je energeticky efektívny a schopný spracovať komplexné súbory údajov, ktoré prekračujú limity moderných počítačov,“ uviedol ďalší spoluautor štúdie Adam Stieg, výskumník z UCLA. Takmer chaotická aktivita nanovláknovej siete pripomína nielen signály v mozgu, ale aj iné prírodné systémy, ako napríklad vzorce počasia. To by mohlo znamenať, že ďalší vývoj umožní, aby budúce verzie zariadenia pomohli modelovať takéto zložité systémy.

Zdroj: phys.org.

Redakcia

Všetky autorove články
energia pocitac technika mozog veda vyskum

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať