Инженеры из Массачусетского университета в Амхерсте совершили прорыв в области биоэлектроники, создав искусственный нейрон, который по энергопотреблению и электрическим характеристикам практически не уступает настоящим нервным клеткам. Разработка работает при напряжении всего 0,1 вольта, что соответствует параметрам биологических нейронов.
Ключевым элементом инновации стали белковые нанопровода, синтезированные из бактерий Geobacter sulfurreducens, способных генерировать электричество. Именно это позволило резко снизить энергопотребление искусственного нейрона.
«Предыдущие версии искусственных нейронов потребляли в 10 раз больше напряжения и в 100 раз больше энергии, чем наша разработка», — поясняет старший автор исследования, доцент Джун Яо. Такая эффективность открывает путь к созданию принципиально новых вычислительных систем и медицинских устройств.
Исследователи видят широкие перспективы для применения своей разработки. «Сейчас мы используем различные носимые электронные сенсорные системы, но они относительно громоздки и неэффективны, — отмечает Яо. — Каждый раз, когда они считывают сигнал от нашего тела, его необходимо электрически усиливать для компьютерного анализа. Наши низковольтные нейроны могут обойтись без какого-либо усиления».
Это открытие знаменует важный шаг к созданию компьютеров, работающих по биологическим принципам, которые смогут напрямую взаимодействовать с живыми клетками. Такие системы потенциально смогут обрабатывать огромные объемы данных при минимальном энергопотреблении, приближаясь к эффективности человеческого мозга, который потребляет всего около 20 ватт.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
