18:41 Создана белковая электроника, максимально похожая на мозг |
|
Учёные создали из белковых нитей искусственные нейроны, которые ведут себя как живые аналоги. Технология обещает прорыв в создании энергоэффективных устройств с искусственным интеллектом. Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature Communications. "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали о том, как устроена и как обучается искусственная нейронная сеть. Напомним, что такие системы в общих чертах повторяют принципы устройства мозга и используются в системах искусственного интеллекта. Нейронную сеть можно реализовать как программу на обычном компьютере или в виде специального устройства. В последнем случае перспективными элементами для изготовления искусственных нейронов являются мемристоры. Электрическое сопротивление такого элемента зависит от того, сколько электрического заряда успело пройти по нему за время работы. Первые мемристоры появились в 2008 году. Для работы им требовалось достаточно высокое напряжение. Спустя десятилетия экспериментов учёные создали мемристоры, работающие при обычных для современной электроники напряжениях 0,2-2 вольта. Однако таким устройствам пока ещё очень далеко до энергоэффективности нервной системы. Ведь амплитуда электрического сигнала в нейроне составляет около 0,1 вольта. Это и позволяет мозгу, содержащему порядка ста миллиардов нейронов, потреблять всего 12 ватт мощности. Неожиданный прорыв в этом направлении совершила группа во главе с Цзюнь Яо (Jun Yao) из Массачусетского университета в Амхерсте. Мы уже писали о том, что эта команда работает с белковыми нитями нанометрового диаметра, которые производит бактерия Geobacter sulfurreducens. Теперь учёные нашли способ сделать из этого материала мемристоры для нейронных сетей. "Это первое [подобное] устройство, которое может работать с тем же уровнем напряжения, что и мозг. <...>. Это концептуальный прорыв, и мы думаем, что он вызовет много исследований в области электроники, которая работает в режиме "биологического" напряжения", — говорит Яо. Коллеги, вероятно, "даже не осмеливались надеяться", что нечто подобное удастся создать уже сейчас, добавляет учёный. Секрет в способности белков G. sulfurreducens химически восстанавливать металлы. За счёт этого процесса микробы получают энергию. Исследователи собрали мемристор из белковых нанонитей и тонкой серебряной проволоки. По последней пропускали электрические импульсы. В результате в устройстве создавались новые разветвления и соединения волокон, которые в сто раз тоньше человеческого волоса. Этот процесс похож на создание новых контактов между нейронами (синапсов) в нервной системе, а это и есть анатомический механизм, который отвечает за обучение мозга. "В отличие от обычного компьютера это устройство обладает способностью к обучению, не основанной на программном обеспечении", — подчёркивает Яо. Система работает при напряжениях 0,04-0,1 вольта, сопоставимых с напряжением на живом нейроне. Это делает её чрезвычайно энергоэффективной. Новые искусственные нервные клетки близки к своим естественным аналогам и по темпам своей работы. Кроме того, белковые нанопроволоки стабильны в воде и биологических жидкостях, что может оказаться важным для медицины. А для своего производства они не требуют больших энергозатрат и токсичных химикатов. Яо надеется, что однажды эти белковые нейроны удастся соединить с живыми нервными клетками. Секрет в способности белков G. sulfurreducens химически восстанавливать металлы. За счёт этого процесса микробы получают энергию. Исследователи собрали мемристор из белковых нанонитей и тонкой серебряной проволоки. По последней пропускали электрические импульсы. В результате в устройстве создавались новые разветвления и соединения волокон, которые в сто раз тоньше человеческого волоса. Этот процесс похож на создание новых контактов между нейронами (синапсов) в нервной системе, а это и есть анатомический механизм, который отвечает за обучение мозга. "В отличие от обычного компьютера это устройство обладает способностью к обучению, не основанной на программном обеспечении", — подчёркивает Яо. Система работает при напряжениях 0,04-0,1 вольта, сопоставимых с напряжением на живом нейроне. Это делает её чрезвычайно энергоэффективной. Новые искусственные нервные клетки близки к своим естественным аналогам и по темпам своей работы. Кроме того, белковые нанопроволоки стабильны в воде и биологических жидкостях, что может оказаться важным для медицины. А для своего производства они не требуют больших энергозатрат и токсичных химикатов. Яо надеется, что однажды эти белковые нейроны удастся соединить с живыми нервными клетками. К слову, ранее "Вести.Наука" писали о том, как биологи соединили живые и искусственные нейроны через Интернет. |
|
|
| Всего комментариев: 0 | |
По этой теме смотрите:
ВСЕ НОВОСТИ:
| Астрология, пророчества [1066] | Астрономия и космос [1457] | Безумный мир [2063] |
| Войны и конфликты [2310] | Гипотезы и версии [3874] | Дом,сад,кулинария [3945] |
| Животные и растения [2669] | Здоровье,психология [4748] | История и археология [4652] |
| Мир вокруг нас [2167] | Мировые новости [7583] | Наука и технологии [890] |
| Непознанное [4196] | НЛО,уфология [1263] | Общество [7795] |
| Прогнозы ученых,исследования [798] | Происшествия,чп,аварии [1302] | Российские новости [5860] |
| Стихия,экология,климат [2739] | Феномены и аномалии [945] | Фильмы и видео [6336] |
| Частное мнение [4911] | Это интересно! [3311] | Юмор,афоризмы,притчи [2394] |
АРХИВ САЙТА:
| Астрология и пророчества [825] | Гипотезы и прогнозы [4629] | Дом,сад,кулинария [223] |
| Животные и растения [2796] | Здоровье и красота [5708] | Интересности и юмор [3758] |
| История и археология [4696] | Космос, астрономия [2263] | Мир вокруг нас [1982] |
| Наука и технологии [2422] | Непознанное [3983] | НЛО,уфология [1747] |
| Общество, в мире, новости [11574] | Психология и отношения [84] | Стихия, климат, экология [421] |
| Фильмы и видео [367] | Частное мнения [111] | Эзотерика и феномены [2031] |
