Transistor synapse co giãn, đeo được giúp robot thông minh hơn

Một nhóm các kỹ sư từ Đại học Penn State đã tạo ra một transistor synapse dẻo, đeo được có thể làm cho robot và thiết bị đeo thông minh hơn. Thiết bị được phát triển bởi nhóm này hoạt động giống như các neuron trong não, gửi tín hiệu đến một số tế bào và ức chế các tế bào khác để tăng cường và làm yếu đi ký ức của thiết bị.

Nghiên cứu này được dẫn dắt bởi Cunjiang Yu, người giữ vị trí Dorothy Quiggle Career Development Associate Professor về khoa học kỹ thuật và cơ học, đồng thời là phó giáo sư kỹ thuật y sinh và khoa học, kỹ thuật vật liệu.

Nghiên cứu này được công bố trên Nature Electronics.

Thiết Kế Transistor Synapse

Nhóm này đã thiết kế transistor synapse để tích hợp vào robot hoặc thiết bị đeo, và nó có thể sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để tối ưu hóa chức năng.

“Mô phỏng não bộ con người, robot và thiết bị đeo sử dụng transistor synapse có thể sử dụng các neuron nhân tạo để ‘học’ và điều chỉnh hành vi của chúng,” Yu nói. “Ví dụ, nếu chúng ta bị bỏng tay trên bếp, nó sẽ đau, và chúng ta biết tránh chạm vào nó lần sau. Kết quả tương tự sẽ có thể cho các thiết bị sử dụng transistor synapse, vì trí tuệ nhân tạo có thể ‘học’ và thích nghi với môi trường của nó.”

Mô Phỏng Não Bộ Con Người

Yu cho biết rằng các neuron nhân tạo trong thiết bị này được thiết kế để hoạt động giống như các neuron trong vùng tegmental ventral, một đoạn nhỏ của não bộ con người. Trước tiên, các neuron xử lý và truyền tín hiệu bằng cách giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh tại synapse của chúng, thường nằm ở đầu cuối của tế bào thần kinh. Các chất dẫn truyền thần kinh kích thích sau đó kích hoạt hoạt động của các neuron khác và được liên kết với việc tăng cường ký ức. Mặt khác, các chất dẫn truyền thần kinh ức chế giảm hoạt động của các neuron khác, có nghĩa là chúng được liên kết với việc làm yếu đi ký ức.

“Không giống như tất cả các khu vực khác của não, các neuron trong vùng tegmental ventral có khả năng giải phóng cả các chất dẫn truyền thần kinh kích thích và ức chế tại cùng một thời điểm,” Yu nói. “Bằng cách thiết kế transistor synapse để hoạt động với cả hai hành vi synapse đồng thời, ít transistor hơn được cần so với công nghệ điện tử tích hợp thông thường, điều này đơn giản hóa kiến trúc hệ thống và cho phép thiết bị tiết kiệm năng lượng.”

Các nhà nghiên cứu muốn mô hình hóa các mô sinh học mềm, dẻo, vì vậy họ dựa vào vật liệu bán dẫn lớp kép có thể kéo giãn để chế tạo thiết bị. Điều này cho phép nó có thể kéo giãn và xoắn trong khi sử dụng. Nhưng các transistor thông thường quá cứng và sẽ bị vỡ khi bị biến dạng.”

“Transistor này có thể biến dạng cơ học và tái cấu hình chức năng, nhưng vẫn giữ được chức năng của nó khi bị kéo giãn rộng rãi.” Yu nói. “Nó có thể gắn vào robot hoặc thiết bị đeo để phục vụ như lớp da ngoài cùng của chúng.”