Растяжимый носимый синаптический транзистор делает робототехнику умнее

Команда инженеров из Университета штата Пенсильвания создала эластичный, носимый синаптический транзистор, который может сделать роботов и носимые устройства умнее. Устройство, разработанное командой, работает как нейроны в мозге, отправляя сигналы некоторым клеткам и подавляя активность других, чтобы усилить и ослабить память устройств.

Исследование было проведено под руководством Куньцзяна Ю, занимающего должность Dorothy Quiggle Career Development Associate Professor в области инженерных наук и механики, а также доцента биомедицинской инженерии и материаловедения и инженерии материалов.

Исследование было опубликовано в Nature Electronics.

Проектирование синаптического транзистора

Команда разработала синаптический транзистор для интеграции в роботов или носимые устройства, и он может использовать искусственный интеллект (ИИ) для оптимизации функций.

«Отражая человеческий мозг, роботы и носимые устройства, использующие синаптический транзистор, могут использовать его искусственные нейроны, чтобы «учиться» и адаптировать свое поведение», – сказал Ю. «Например, если мы обжигаем руку на плите, это больно, и мы знаем, чтобы избежать прикосновения к ней в следующий раз. То же самое будет возможно для устройств, которые используют синаптический транзистор, поскольку искусственный интеллект может «учиться» и адаптироваться к своей среде».

Отражение человеческого мозга

Ю говорит, что искусственные нейроны в устройстве были разработаны для работы как нейроны в вентральной области покрышки, которая является небольшим сегментом человеческого мозга. Нейроны сначала обрабатывают и передают информацию, выпуская нейротрансмиттеры на своих синапсах, которые обычно расположены на концах нейронных клеток. Возбуждающие нейротрансмиттеры затем запускают активность других нейронов и связаны с усилением памяти. С другой стороны, тормозные нейротрансмиттеры снижают активность других нейронов, что означает, что они связаны с ослаблением памяти.

«В отличие от всех других областей мозга, нейроны в вентральной области покрышки способны выпускать как возбуждающие, так и тормозные нейротрансмиттеры одновременно», – сказал Ю. «Разработав синаптический транзистор для работы с обоими синаптическими поведениями одновременно, требуется меньше транзисторов по сравнению с традиционной интегрированной электроникой, что упрощает систему и позволяет устройству экономить энергию».

Исследователи хотели смоделировать мягкие, эластичные биологические ткани, поэтому они использовали растяжимые двуслойные полупроводниковые материалы для изготовления устройства. Это позволило ему растягиваться и скручиваться во время использования. Но традиционные транзисторы были слишком жесткими и ломались, когда деформировались».

«Транзистор механически деформируем и функционально реконфигурируем, но все еще сохраняет свои функции, когда сильно растягивается». Ю сказал. «Он может быть прикреплен к роботу или носимому устройству, чтобы служить их внешней кожей».