खींचे जा सकने वाला, पहनने योग्य सिनैप्टिक ट्रांजिस्टर रोबोटिक्स को अधिक स्मार्ट बनाता है

पेन स्टेट के इंजीनियरों की एक टीम ने एक स्ट्रेची, वियरेबल सिनैप्टिक ट्रांजिस्टर बनाया है जो रोबोटिक्स और वियरेबल डिवाइसों को स्मार्ट बना सकता है। टीम द्वारा विकसित डिवाइस मस्तिष्क में न्यूरॉन्स की तरह काम करता है, कुछ कोशिकाओं को संकेत भेजता है और अन्य को रोकता है ताकि डिवाइसों की याददाश्त को बढ़ाया और कमजोर किया जा सके।

इस शोध का नेतृत्व कुनजियांग यू, डोरोथी क्विगले करियर डेवलपमेंट एसोसिएट प्रोफेसर ऑफ इंजीनियरिंग साइंस एंड मैकेनिक्स और एसोसिएट प्रोफेसर ऑफ बायोमेडिकल इंजीनियरिंग और मैटेरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग ने किया था।

इस शोध को नेचर इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रकाशित किया गया था।

सिनैप्टिक ट्रांजिस्टर का डिज़ाइन

टीम ने सिनैप्टिक ट्रांजिस्टर को रोबोट या वियरेबल में एकीकृत करने के लिए डिज़ाइन किया है, और यह कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) का उपयोग करके कार्यों को अनुकूलित कर सकता है।

“मानव मस्तिष्क की नकल करते हुए, सिनैप्टिक ट्रांजिस्टर का उपयोग करने वाले रोबोट और वियरेबल डिवाइस इसके कृत्रिम न्यूरॉन्स का उपयोग करके ‘सीख’ सकते हैं और अपने व्यवहार को अनुकूलित कर सकते हैं,” यू ने कहा। “उदाहरण के लिए, यदि हम स्टोव पर अपना हाथ जलाते हैं, तो यह दर्दनाक होता है, और हमें अगली बार इसे छूने से बचना चाहिए। सिनैप्टिक ट्रांजिस्टर का उपयोग करने वाले डिवाइसों के लिए भी ऐसा ही परिणाम संभव होगा, क्योंकि कृत्रिम बुद्धिमत्ता अपने वातावरण में ‘सीख’ सकती है और अनुकूलित हो सकती है।”

मानव मस्तिष्क की नकल

यू का कहना है कि डिवाइस में कृत्रिम न्यूरॉन्स को मानव मस्तिष्क के वेंट्रल टेगमेंटल एरिया में न्यूरॉन्स की तरह प्रदर्शन करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जो मानव मस्तिष्क का एक छोटा सा हिस्सा है। न्यूरॉन्स पहले अपने सिनैप्स पर न्यूरोट्रांसमीटर छोड़कर जानकारी को संसाधित और प्रसारित करते हैं, जो आमतौर पर न्यूरल सेल के अंत में स्थित होते हैं। उत्तेजक न्यूरोट्रांसमीटर तब अन्य न्यूरॉन्स की गतिविधि को ट्रिगर करते हैं और यादों को बढ़ाने से जुड़े होते हैं। दूसरी ओर, अवरोधक न्यूरोट्रांसमीटर अन्य न्यूरॉन्स की गतिविधि को कम करते हैं, जिसका अर्थ है कि वे यादों को कमजोर करने से जुड़े होते हैं।

“मानव मस्तिष्क के अन्य सभी क्षेत्रों के विपरीत, वेंट्रल टेगमेंटल एरिया में न्यूरॉन्स एक ही समय में उत्तेजक और अवरोधक न्यूरोट्रांसमीटर दोनों को जारी करने में सक्षम होते हैं,” यू ने कहा। “सिनैप्टिक ट्रांजिस्टर को दोनों सिनैप्टिक व्यवहारों के साथ एक ही समय में काम करने के लिए डिज़ाइन करके, पारंपरिक एकीकृत इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी की तुलना में कम ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होती है, जो सिस्टम आर्किटेक्चर को सरल बनाता है और डिवाइस को ऊर्जा को संरक्षित करने की अनुमति देता है।”

शोधकर्ताओं ने नरम, स्ट्रेचेबल जैविक ऊतकों को मॉडल करना चाहा, इसलिए उन्होंने डिवाइस को बनाने के लिए खींचे जा सकने वाले दो-परती अर्धचालक पदार्थों पर भरोसा किया। इससे उपयोग के दौरान इसे खींचना और मोड़ना संभव हुआ। लेकिन पारंपरिक ट्रांजिस्टर बहुत ज्यादा कठोर थे और विकृत होने पर टूट जाते थे।”

“ट्रांजिस्टर यांत्रिक रूप से विकृत करने योग्य और कार्यात्मक रूप से पुनः कॉन्फ़िगर करने योग्य है, फिर भी यह व्यापक रूप से खींचे जाने पर भी अपने कार्यों को बनाए रखता है।” यू ने कहा। “यह एक रोबोट या वियरेबल डिवाइस से जुड़ सकता है और उनकी बाहरी त्वचा के रूप में कार्य कर सकता है।”