Tranzistorul sinaptic elastic și purtabil transformă robotica mai inteligentă

O echipă de ingineri de la Penn State a creat un tranzistor sinaptic extensibil, purtabil, care ar putea transforma robotica și dispozitivele portabile mai inteligente. Dispozitivul dezvoltat de echipă funcționează ca neuronii din creier, trimițând semnale unor celule și inhibând altele pentru a îmbunătăți și slăbi amintirile dispozitivelor. 

Cercetarea a fost condusă de Cunjiang Yu, Dorothy Quiggle, profesor asociat de dezvoltare a carierei de știință și mecanică a ingineriei și profesor asociat de inginerie biomedicală și de știință și inginerie a materialelor. 

Cercetarea a fost publicată în Electronica naturii. 

Proiectarea tranzistorului sinaptic

Echipa a proiectat tranzistorul sinaptic pentru a fi integrat în roboți sau dispozitive portabile și poate folosi inteligența artificială (AI) pentru a optimiza funcțiile. 

„Oglindirea creierului uman, roboții și dispozitivele portabile folosind tranzistorul sinaptic pot folosi neuronii săi artificiali pentru a „învăța” și a-și adapta comportamentele”, a spus Yu. „De exemplu, dacă ne ardem mâna pe o sobă, doare și știm să evităm să o atingem data viitoare. Aceleași rezultate vor fi posibile pentru dispozitivele care folosesc tranzistorul sinaptic, deoarece inteligența artificială este capabilă să „învețe” și să se adapteze la mediul său.” 

Oglindirea creierului uman 

Yu spune că neuronii artificiali din dispozitiv au fost proiectați să funcționeze ca neuronii din zona tegmentală ventrală, care este un segment mic al creierului uman. Neuronii procesează și transmit mai întâi informații prin eliberarea neurotransmițătorilor la sinapsele lor, care sunt de obicei localizate la capetele celulelor neuronale. Neurotransmițătorii excitatori declanșează apoi activitatea altor neuroni și sunt asociați cu îmbunătățirea amintirilor. Pe de altă parte, neurotransmițătorii inhibitori reduc activitatea altor neuroni, ceea ce înseamnă că sunt asociați cu slăbirea amintirilor. 

„Spre deosebire de toate celelalte zone ale creierului, neuronii din zona ventrală tegmentală sunt capabili să elibereze atât neurotransmițători excitatori, cât și inhibitori în același timp”, a spus Yu. „Prin proiectarea tranzistorului sinaptic pentru a funcționa cu ambele comportamente sinaptice simultan, sunt necesari mai puțini tranzistori în comparație cu tehnologia electronică integrată convențională, care simplifică arhitectura sistemului și permite dispozitivului să economisească energie.” 

Cercetătorii au vrut să modeleze țesuturi biologice moi și elastice, așa că s-au bazat pe materiale semiconductoare cu două straturi extensibile pentru a fabrica dispozitivul. Acest lucru ia permis să se întindă și să se răsucească în timpul utilizării. Dar tranzistoarele convenționale erau prea rigide și s-ar rupe atunci când erau deformate.” 

„Tranzistorul este deformabil mecanic și reconfigurabil funcțional, dar își păstrează funcțiile atunci când este întins extensiv.” a spus Yu. „Se poate atașa la un robot sau un dispozitiv purtăbil pentru a servi drept pielea lor cea mai exterioară.”