Ученые создали первый искусственный биологический синапс

Команда физиков из Утрехтского университета в Нидерландах и Университета Соганга в Южной Корее создала искусственный синапс — биологическую основу способности человеческого мозга мыслить и рассуждать. Ранее было предпринято множество попыток воспроизвести способ, которым наш мозг обрабатывает сложную информацию, но обычно они полагались на кремний и металл. Однако новый синапс, разработанный исследователями, использует обычную воду и соль, как и наш мозг.

Современные компьютеры невероятно быстро выполняют математические операции и визуализируют графику, но на самом деле мышление представляет собой сложную задачу.

Новейшие системы искусственного интеллекта, такие как ChatGPT и Gemini, могут производить хорошее впечатление о критическом мышлении, но, по сути, они являются мощными калькуляторами слов. Синапс, который работает в той же среде, что и человеческий мозг, имеет преимущество, когда вы хотите воспроизвести его функциональность.

Устройство, лежащее в основе этого исследования, известно как ионтронный мемристор. Он крошечный, размером от 150 до 200 микрометров, что немного шире обычного человеческого волоса. Мемристор имеет микроканал конической формы, в котором находится раствор соли (хлорида калия), растворенной в воде. Когда устройство получает электрический сигнал, ионы воды движутся вверх по каналу, изменяя таким образом плотность ионов и проводимость канала.

Как интенсивность, так и длительность электрического импульса влияют на изменение проводимости мемристора. Исследовательская группа утверждает, что это эффективно отражает то, как связи между нейронами в синаптических соединениях могут меняться, когда мозг генерирует сознательные мысли.

Исследователи также отмечают, что разная длина каналов может увеличить или сократить время, необходимое для выравнивания индуцированных изменений заряда. Таким образом, возможно создание различных типов каналов для различных вычислительных задач. Опять же, это отражает то, как расположены синапсы в мозге.

Ученые пока не могут проводить какие-либо сложные расчеты с помощью искусственного синапса, но с одним биологическим синапсом это и невозможно сделать. Однако его создание может стать решающим шагом на пути к построению компьютеров, работающих по тем же принципам, что и человеческий мозг.

Исследование было опубликовано в журнале PNAS.