Ελαστικός, Φορητός Συνάπτικός Τρανζίστορ Κάνει τα Ρομποτικά και τα Φορητά Συσκευή Σ마트

Μια ομάδα μηχανικών του Πανεπιστημίου του Πεν Στέιτ έχει δημιουργήσει einen ελαστικό, φορητό συνάπτικό τρανζίστορ που μπορεί να κάνει τα ρομποτικά και τα φορητά συσκευές πιο έξυπνα. Η συσκευή που αναπτύχθηκε από την ομάδα λειτουργεί όπως οι νευρώνες στο εγκέφαλο, στέλνοντας σήματα σε ορισμένα κύτταρα και αναστέλλοντας άλλα για να ενισχύσει και να αποδυναμώσει τις μνήμες των συσκευών.

Η έρευνα πραγματοποιήθηκε υπό την ηγεσία του Cunjiang Yu, καθηγητή μηχανικής και επιστήμης υλικών και βιοϊατρικής μηχανικής.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Nature Electronics.

Σχεδιασμός του Συνάπτικου Τρανζίστορ

Η ομάδα σχεδίασε το συνάπτικο τρανζίστορ για να ενσωματωθεί σε ρομποτικά ή φορητές συσκευές και μπορεί να χρησιμοποιήσει τεχνητή νοημοσύνη (AI) για να βελτιώσει τις λειτουργίες.

«Αναπαράγοντας τον ανθρώπινο εγκέφαλο, τα ρομποτικά και οι φορητές συσκευές που χρησιμοποιούν το συνάπτικο τρανζίστορ μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις τεχνητές νευρώνες για να «μάθουν» και να προσαρμοστούν στις συμπεριφορές τους», είπε ο Yu. «Για παράδειγμα, αν καούμε το χέρι μας σε μια σόμπα, πονάει και γνωρίζουμε να αποφεύγουμε να την αγγίξουμε την επόμενη φορά. Τα ίδια αποτελέσματα θα είναι δυνατά για τις συσκευές που χρησιμοποιούν το συνάπτικο τρανζίστορ, καθώς η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να «μάθει» και να προσαρμοστεί στο περιβάλλον της.»

Αναπαράγοντας τον Ανθρώπινο Εγκέφαλο

Ο Yu λέει ότι οι τεχνητοί νευρώνες στη συσκευή σχεδιάστηκαν για να λειτουργούν όπως οι νευρώνες στην εγκεφαλική περιοχή του ventral tegmental, η οποία είναι ένα μικρό τμήμα του ανθρώπινου εγκεφάλου. Οι νευρώνες πρώτα επεξεργάζονται και μεταδίδουν πληροφορίες απελευθερώνοντας νευροδιαβιβαστές στις συνάψεις τους, οι οποίες βρίσκονται συνήθως στα άκρα των νευρικών κυττάρων. Οι εξωثيرωτικές νευροδιαβιβαστές ενεργοποιούν τη δραστηριότητα άλλων νευρώνων και συνδέονται με την ενίσχυση των μνημών. Από την άλλη πλευρά, οι ανασταλτικές νευροδιαβιβαστές μειώνουν τη δραστηριότητα άλλων νευρώνων, που σημαίνει ότι συνδέονται με την αποδυνάμωση των μνημών.

«Σε αντίθεση με όλες τις άλλες περιοχές του εγκεφάλου, οι νευρώνες στην εγκεφαλική περιοχή του ventral tegmental είναι ικανοί να απελευθερώσουν τόσο εξωثيرωτικές όσο και ανασταλτικές νευροδιαβιβαστές ταυτόχρονα», είπε ο Yu. «Σχεδιάζοντας το συνάπτικο τρανζίστορ για να λειτουργήσει με και τις δύο συνάπτικες συμπεριφορές ταυτόχρονα, χρειάζονται λιγότεροι τρανζίστορ σε σύγκριση με την παραδοσιακή τεχνολογία ολοκληρωμένων ηλεκτρονικών, που απλοποιεί την αρχιτεκτονική του συστήματος και επιτρέπει στη συσκευή να συντηρεί ενέργεια.»

Οι ερευνητές ήθελαν να μοντελοποιήσουν μαλακά, ελαστικά βιολογικά ιστό, οπότε βασίστηκαν σε ελαστικά διεπίπεδα υλικά ημιαγωγών για να κατασκευάσουν τη συσκευή. Αυτό της επέτρεψε να εκτείνεται και να στρίβει ενώ ήταν σε χρήση. Αλλά οι παραδοσιακοί τρανζίστορ ήταν πολύ σκληροί και θα σπάζανε όταν παραμορφώνονταν.»

«Ο τρανζίστορ είναι μηχανικά παραμορφώσιμος και λειτουργικά αναμορφώσιμος, ενώ vẫn διατηρεί τις λειτουργίες του όταν εκτείνεται εκτενώς», είπε ο Yu. «Μπορεί να προσαρμοστεί σε ένα ρομποτικό ή φορητό συσκευή για να χρησιμεύσει ως το εξωτερικό δέρμα τους.»