Сотрудники Массачусетского университета в Амхерсте добились значительного прогресса в биоэлектронике, разработав искусственный нейрон, характеристики и энергопотребление которого сопоставимы с показателями настоящих нервных клеток. Новая разработка функционирует при напряжении в 0,1 вольта, что соответствует параметрам биологических нейронов.
Использование белковых нанопроводов, полученных из бактерий Geobacter sulfurreducens, которые обладают способностью к генерации электричества, стало определяющим фактором в инновационном процессе. Благодаря этому удалось значительно уменьшить энергозатраты искусственного нейрона.
«В сравнении с нашей разработкой, предыдущие модели искусственных нейронов требовали в десять раз больше напряжения и в сто раз больше энергии », — по словам старшего автора исследования, доцента Джун Яо, такая эффективность дает возможность создания принципиально новых вычислительных систем и медицинских устройств.
По мнению разработчиков, их технология открывает значительные возможности для использования. « По словам Яо, в настоящее время применяемые носимые электронные сенсорные системы, как правило, довольно большие и не отличаются высокой эффективностью. Для компьютерной обработки сигнала, поступающего от организма, требуется его электрическое усиление. Разработанные нами низковольтные нейроны позволяют избежать этой необходимости ».
Данное достижение является значительным этапом на пути к разработке вычислительных устройств, имитирующих биологические процессы, и способных к непосредственному взаимодействию с живыми клетками. Эти системы обладают потенциалом для обработки колоссальных массивов информации с минимальным расходом энергии, что приближает их к эффективности человеческого мозга, энергопотребление которого составляет приблизительно 20 ватт.
Исследование опубликовано в журнале .