0
1558
Газета Печатная версия

10.11.2020 18:57:00

Искусственные нейроны снабдили памятью и способностью обучаться

Нейротранзисторы на пьезосиликоне

Тэги: биология, технологии, электроника, нейротранзисторы


биология, технологии, электроника, нейротранзисторы Нервная система аплизии.

Древнегреческое слово «пьезо» (крепкое рукопожатие или объятие) было использовано для названия удивительного феномена электрогенеза в кристалле, подвергающемся механическому воздействию с искажением кристаллической решетки. Часовщики преобразовали это явление для создания первых часов с точностью хода порядка 0,1 сек., после чего рекорды стали фиксироваться со многими знаками после запятой. Затем появились и пьезозажигалки, искра в которых возникала после нажатия на рычажок или кнопку.

Начало геномного миллениума ознаменовалось присуждением американскому психиатру, нейробиологу, биохимику Эрику Канделю Нобелевской премии по медицине за изучение… морской улитки аплизии (Aplysia), живущей у берегов Калифорнии.

Почти за 40 лет до этого, в 1963 году, самую престижную научную награду получили англичане Алан Ходжкин и Эндрю Хаксли, впервые измерившие ионные токи в мембране-оболочке аксона (отростка нейронов). У аплизии насчитывается 20 тыс. нервных клеток. Причем для некоторых реакций хватает одиночных нейронов. Для нее характерны оборонительные реакции, обучение и долговременная память.

Кандель – так в Европе называют свечу – доказал, что память хранится в синапсах – точках контактов нейронов. Ученый работал на Манхэттене в Колумбийском университете, рядом с которым расположена известная клиника Маунт Синай («Гора Синай»). Ее сотрудники с коллегами из университета в китайском г. Нанкине описали в журнале Science синаптический механизм пищевого поведения аплизии с детальной характеристикой нейронов.

Выяснилось, что для нейросети необходим синаптический шум, снижающий силу синапсов и тем самым обеспечивающий нелинейный характер сетевой работы, а значит – обучение и память. Нечто подобное можно видеть в сетчатке глаза, где фотоны дают энергию для открытия ионных каналов, в результате чего и генерируется зрительный импульс. Искры, или фосфены, можно вызывать механическим воздействием на глаз, при этом сетчатка ничем не отличается от пьезокристалла. Сегодня развитие технологий позволяет имитировать свойства нервных клеток.

15-12-8480.jpg
Намагничивание под действием терагерцового
света.  Иллюстрации Physorg
Всем известно, что железо хорошо намагничивается, почему его и относят к ферромагнетикам. Процесс обратим, поэтому магнитные носители способны выдерживать много циклов записи-перезаписи. Проблема заключается в том, что они медленны и к тому же «склонны» к ошибкам. Поэтому ученые и технологи давно поглядывают в сторону антиферромагнетиков с целью приспособить их к обработке информации и ее хранению. Но и с антиферромагнетиками все не так просто. Они хуже реагируют на воздействие магнита.

Сотрудники гамбургского Института материальной динамики и Оксфорда показали, что свет терагерцовой частоты способен переводить антиферромагнетик в ферромагнитное состояние. Ученые описали пьезоизменение структуры СоF2 (фторида кобальта) под действием падающего на него света определенной частоты. Для этого оказались достаточными импульсы продолжительностью всего лишь в 100 пикосекунд (10–10 с). Такое воздействие увеличивает намагничивание в 400 раз!

Иным путем пошли в Техническом университете Дрездена. Там получили силиконовые нанопроволочки. Методика этого процесса изложена учеными в электронном приложении журнала Nature. Проволочки помещали между золотыми электродами на серебряной подложке.

Преимуществом подхода, предложенного в Дрездене, является использование гидрогеля, ограничивающего подвижность ионов хлора, никеля и меди. Дело в том, что ионы хлора могут отдать свой электрон, который «охотно» принимают никель и медь, переходя в металлическое состояние.

Ионно-гельный конструкт обеспечивает работу нейротранзистора с тремя управляющими «воротами»-gates и с динамическим формированием памяти и способности к обучению. Кстати, нейротранзисторы SOI – силикон-на-инсуляторе – литографически печатали на стандартном диске диаметром 200 мм, широко используемом в электронной промышленности. 


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Учительский блог дорого стоит

Учительский блог дорого стоит

Наталья Савицкая

Общественники попросили министра просвещения подумать о доплатах педагогам за активность в соцсетях

0
950
К чему приводят игры в имитацию мозга

К чему приводят игры в имитацию мозга

Андрей Ваганов

Результатом исследований в области искусственного интеллекта должны стать усилители умственных способностей человека

0
2005
Биосистемы предпочитают неевклидову геометрию

Биосистемы предпочитают неевклидову геометрию

Юрий Магаршак

Почему-то в мире живого прямая линия – исключительная редкость

0
1047
Визуальная слежка за атомом

Визуальная слежка за атомом

Иван Сапрыкин

Знание топологии на субмолекулярном уровне позволяет узнать механизм работы белков

0
470

Другие новости

Загрузка...