Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Vitacoin
  • БиоМолТекст17

Электронные синапсы

Физики создали первый искусственный аналог синапса нервных клеток

РИА Новости

Американские исследователи создали первый полупроводниковый аналог синапса – соединения между нервными клетками, что позволит ученым создавать вычислительные системы, имитирующие работу мозга, и изучать его тайны в «железе», говорится в статье, опубликованной в журнале ACS Nano (Emulating Bilingual Synaptic Response Using a Junction-Based Artificial Synaptic Device).

synaptic_devices.gif

«Главной отличительной чертой синапсов является то, что они могут одновременно передавать как возбуждающие, так и тормозящие сигналы в другие нервные клетки. Все попытки скопировать их устройство требуют использования 10-20 транзисторов, комбинация которых позволяет имитировать только одно нервное окончание. Мозг человека, в свою очередь, содержит 100 триллионов синапсов», – рассказывает Хань Ван (Han Wang) из университета Южной Калифорнии в Сан-Франциско (в пресс-релизе Hacking the human brain—lab-made synapses for artificial intelligence – ВМ).

Синапсы, или нервные окончания, представляют собой особые структуры на поверхности нервных клеток, которые позволяют им передавать информацию в виде электрических и химических сигналов в соседние нейроны, обмениваясь с ними особыми молекулами-нейротрансмиттерами. В клетках мозга человека и других животных содержатся десятки подобных веществ, часть из которых возбуждает нейроны, заставляя их чаще вырабатывать сигналы, а другие – подавляют их работу.

В синапсах содержится множество «мешочков» с подобными веществами, которые они передают в соединенную с ним нейрон при поступлении соответствующей «команды» в нервную клетку от других клеток, соединенных с ней их собственными нервными окончаниями. Как недавно выяснили ученые, настоящие нейроны, в отличие от транзисторов и рукотворных аналогов нервных клеток, могут одновременно передавать и тормозящие, и возбуждающие сигналы и «переключаться» между разными режимами работы, что придает им невероятную гибкость в работе.

Ван и его коллеги создали первый полноценный аналог синапса, собрав своеобразный «бутерброд» из нескольких кусочков разных полупроводников – так называемого «черного» фосфора и селенида олова, а также двух золотых контактных площадок и подложки из двуокиси кремния.

Ключевая часть этого искусственного синапса – тонкий слой оксида фосфора, разделяющий фосфорный полупроводник и подложку, как рассказывают ученые, может показаться многим ученым ошибкой или дефектом производства, так как такие слои обычно образуются при плохой изоляции микросхем и при их контакте с воздухом во время изготовления.

На самом деле, эта часть «бутерброда» Вана и его коллег позволяет ему переключаться между разными режимами работы, пропуская или не пропуская ток при приложении электрического поля к одному или двум золотым электродам. То, как много пропускает тока этот слой, можно гибко менять, используя эти электроды, что позволяет ему полностью имитировать то, как работают синапсы и нервные клетки в целом.

Соответственно, комбинации большого числа подобных искусственных нервных окончаний можно применять не только для создания искусственных нейросетей, не тратя на это огромное число транзисторов или вычислительных ресурсов, но и для создания аналогов мозга и цепочек нейронов живых существ и изучения того, как они работают. Это, как надеются ученые, приблизит нас к раскрытию тайн человеческого сознания и разума.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 28.06.2017


Читать статьи по темам:

нанобиология нейроны Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Нейроны из липосом

Микроскопические капли воды, ограниченные липидной мембраной и уложенные друг на друга с помощью трёхмерной печати, могут передавать друг другу электрический импульс, подобно нервным клеткам.

читать

Графен вместо вживленных в мозг электродов

Исследователям из Италии и Великобритании удалось продемонстрировать, как графен, один из самых удивительных материалов на свете, может взаимодействовать с нейронами.

читать

Комбинированные датчики прольют свет на работу мозга

Микроскопические датчики, содержащие одновременно светодиоды и электроды, размер которых сопоставим с размером нейронов, позволят разобраться в секретах функционирования нервных сигнальных путей головного мозга.

читать

Наносенсоры научились прилипать к живым клеткам

Новые нанодатчики способны прилипать к поверхности живых клеток, не повреждая их, и передавать информацию об их теплофизических свойствах.

читать

Расправив крылья

В Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ» завершился I Международный симпозиум «Инженерно-физические технологии для биомедицины».

читать

Белковые моторы

Об этих удивительных молекулах, значении их нормального функционирования для здоровья человека и их потенциальном применении в нанотехнологиях пойдет речь в этой статье.

читать