Розтяжний, носимий синаптичний транзистор робить робототехніку розумнішою

Команда інженерів з Університету штату Пенсільванія створила розтяжний, носимий синаптичний транзистор, який може зробити робототехніку та носимі пристрої розумнішими. Пристрій, розроблений командою, працює як нейрони в мозку, надсилаючи сигнали до деяких клітин та інгібуючи інші, щоб посилити та ослабити пам’ять пристроїв.

Дослідження було проведено під керівництвом Цуньцзяна Ю, доцента кафедри інженерної науки та механіки та асоційованого професора біомедичної інженерії та матеріалознавства.

Дослідження було опубліковано в Nature Electronics.

Проектування синаптичного транзистора

Команда спроектувала синаптичний транзистор для інтеграції в робототехніку або носимі пристрої, і він може використовувати штучний інтелект (ШІ) для оптимізації функцій.

«Відображаючи людський мозок, робототехніка та носимі пристрої, які використовують синаптичний транзистор, можуть використовувати його штучні нейрони для «навчання» та адаптації їх поведінки», – сказав Ю. «Наприклад, якщо ми обожжемо руку на плити, це болить, і ми знаємо, щоб уникнути дотику до неї наступного разу. Те ж саме буде можливим для пристроїв, які використовують синаптичний транзистор, оскільки штучний інтелект здатний «навчатися» та адаптуватися до свого середовища».

Відображення людського мозку

Ю каже, що штучні нейрони в пристрої були розроблені для виконання функцій нейронів у вентральній частині мозку, яка є малим сегментом людського мозку. Нейрони спочатку обробляють та передають інформацію, випускаючи нейротрансмітери на своїх синапсах, які зазвичай розташовані на кінцях нейронних клітин. Ексцитаторні нейротрансмітери викликають активність інших нейронів та асоціюються з посиленням пам’яті. З іншого боку, інгібіторні нейротрансмітери знижують активність інших нейронів, що означає, що вони асоціюються з ослабленням пам’яті.

«На відміну від усіх інших ділянок мозку, нейрони у вентральній частині мозку здатні випускати як eksцитаторні, так і інгібіторні нейротрансмітери одночасно», – сказав Ю. «Розробивши синаптичний транзистор для роботи з обома синаптичними поведінками одночасно, потрібно менше транзисторів порівняно з традиційною інтегрованою електронікою, що спрощує систему архітектури та дозволяє пристрою зберегти енергію».

Дослідники хотіли змоделювати м’які, розтяжні біологічні тканини, тому вони використали розтяжні бішарні напівпровідникові матеріали для виготовлення пристрою. Це дозволило йому розтягуватися та скручуватися під час використання. Але традиційні транзистори були надто жорсткими та ламалися, коли деформувалися».

«Транзистор механічно деформований та функціонально реконфігурований, але все ще зберігає свої функції, коли сильно розтягнутий». Ю сказав. «Він може прикріпитися до робота або носимого пристрою, щоб служити їх зовнішньою шкірою».