‘Зеленая’ Интеллектуальная Электронная Микросистема Поведется Как Самостоятельно-Функционирующий Живой Организм

Исследователи Университета Массачусетса в Амхерсте разработали новую электронную микросистему, которая ведет себя как самостоятельно-функционирующий живой организм, интеллектуально реагируя на информационные входные данные без внешнего энергетического входа. Новый тип электроники, ответственный за микросистему, может обрабатывать сверхнизкие электронные сигналы и включать в себя устройство, способное генерировать электричество “из воздуха” из окружающей среды.

Исследование было представлено в Nature Communications 7 июня.

Нанопроводки Белка

Дзюн Яо, который возглавлял исследование, является ассистентом профессора электротехники и компьютерных наук (ECE) и адъюнкт-профессором биомедицинской инженерии. Он был присоединен к Дереку Р. Лавли, заслуженному профессору микробиологии.

Микросистема состоит из двух ключевых компонентов, изготовленных из нанопроводок белка, которые являются “зеленым” электронным материалом, который возобновляемо производится. Она не производит никаких “электронных отходов”, и система является планом для будущей “зеленой” электроники, изготовленной из устойчивых биоматериалов.

По словам Командования боевых возможностей развития армии США, ответственного за финансирование проекта, это “самоустойчивая микросистема”.

Тианда Фу – аспирант в группе Яо и ведущий автор.

“Это интересное начало для изучения возможности включения ‘живых’ функций в электронику. Я с нетерпением жду дальнейших эволюционирующих версий”, – сказал Фу.

Предыдущие Исследования

Команда уже работала над подобными исследованиями и проектами, с последним, включающим открытие, что электричество может быть сгенерировано из окружающей среды с помощью генератора воздуха на основе нанопроводок белка, который является устройством, способным непрерывно производить электричество в几乎 всех средах.

Это исследование было опубликовано в 2020 году в Nature.

Также в 2020 году команда обнаружила, что нанопроводки белка могут быть использованы для строительства электронных устройств, называемых мемристорами, которые могут имитировать вычисления мозга и работать с сверхнизкими электрическими сигналами, соответствующими биологическим амплитудам сигналов.

“Теперь мы объединяем два”, – сказал Яо. “Мы создаем микросистемы, в которых электричество от Air-Gen используется для управления датчиками и схемами, построенными из мемристоров нанопроводок белка. Теперь электронная микросистема может получить энергию из окружающей среды для поддержки обнаружения и вычислений без необходимости внешнего источника энергии (например, батареи). Она имеет полную энерго-самостоятельность и интеллект, как и самообеспечение в живом организме”.

Система изготовлена из нанопроводок белка, собранных из бактерий, что означает, что она является экологически чистой.

“Итак, с точки зрения функции и материала, мы делаем электронную систему более био-podobной или живой-подобной”, – говорит Яо.

Альбена Иванисевич – менеджер программы биотроники в Командовании боевых возможностей развития армии США.

“Работа демонстрирует, что можно создать самоустойчивую интеллектуальную микросистему”, – сказала Иванисевич. “Команда из UMass продемонстрировала использование искусственных нейронов в вычислениях. Это особенно интересно, что мемристоры нанопроводок белка показывают стабильность в водной среде и могут быть подвергнуты дальнейшей функционализации. Дополнительная функционализация не только обещает увеличить их стабильность, но и расширить их полезность для датчиков и новых коммуникационных модальностей, важных для армии.”