Un transistor sinaptico elastico e indossabile rende la robotica più intelligente

Un team di ingegneri della Penn State ha creato un transistor sinaptico estensibile e indossabile che potrebbe rendere più intelligenti i robot e i dispositivi indossabili. Il dispositivo sviluppato dal team funziona come i neuroni nel cervello, inviando segnali a alcune cellule e inibendo altri per migliorare e indebolire le memorie dei dispositivi.

La ricerca è stata guidata da Cunjiang Yu, Dorothy Quiggle Career Development Associate Professor of Engineering Science and Mechanics e professore associato di ingegneria biomedica e di scienza e ingegneria dei materiali.

La ricerca è stata pubblicata in Nature Electronics.

Progettazione del Transistor Sinaptico

Il team ha progettato il transistor sinaptico per essere integrato in robot o dispositivi indossabili, e può utilizzare l’intelligenza artificiale (AI) per ottimizzare le funzioni.

“Riflettendo il cervello umano, i robot e i dispositivi indossabili che utilizzano il transistor sinaptico possono utilizzare i suoi neuroni artificiali per ‘imparare’ e adattare il loro comportamento”, ha detto Yu. “Ad esempio, se bruciamo la mano su una stufa, fa male, e sappiamo di evitare di toccarla la prossima volta. Gli stessi risultati saranno possibili per i dispositivi che utilizzano il transistor sinaptico, poiché l’intelligenza artificiale è in grado di ‘imparare’ e adattarsi al suo ambiente.”

Riflettere il Cervello Umano

Yu afferma che i neuroni artificiali nel dispositivo sono stati progettati per funzionare come i neuroni nell’area tegmentale ventrale, che è un piccolo segmento del cervello umano. I neuroni elaborano e trasmettono informazioni rilasciando neurotrasmettitori alle loro sinapsi, che si trovano solitamente alle estremità delle cellule neurali. I neurotrasmettitori eccitatori attivano l’attività di altri neuroni e sono associati al miglioramento delle memorie. D’altra parte, i neurotrasmettitori inibitori riducono l’attività di altri neuroni, il che significa che sono associati all’indebolimento delle memorie.

“A differenza di tutte le altre aree del cervello, i neuroni nell’area tegmentale ventrale sono in grado di rilasciare sia neurotrasmettitori eccitatori che inibitori contemporaneamente”, ha detto Yu. “Progettando il transistor sinaptico per funzionare con entrambi i comportamenti sinaptici contemporaneamente, sono necessari meno transistor rispetto alla tecnologia elettronica integrata convenzionale, il che semplifica l’architettura del sistema e consente al dispositivo di conservare energia.”

I ricercatori volevano modellare tessuti biologici morbidi e estensibile, quindi si sono affidati a materiali semiconduttori estensibili a doppio strato per realizzare il dispositivo. Ciò ha consentito di stirare e torcere il dispositivo mentre era in uso. Ma i transistor convenzionali erano troppo rigidi e si rompevano quando venivano deformati.”

“Il transistor è meccanicamente deformabile e funzionalmente riorganizzabile, eppure mantiene le sue funzioni quando viene stirato estensivamente.” Yu ha detto. “Può essere attaccato a un robot o a un dispositivo indossabile per servire come loro pelle esterna.”