Η ομάδα μηχανικών του Πανεπιστημίου της Μασαχουσέτης (UMass Amherst) ανακοίνωσε τη δημιουργία ενός τεχνητού νευρώνα με ηλεκτρικές λειτουργίες που μιμούνται στενά αυτές των βιολογικών. Η ανακάλυψη αυτή έχει ως στόχο να λύσει το πρόβλημα της τεράστιας κατανάλωσης ενέργειας που απαιτείται για την επεξεργασία δεδομένων στις σύγχρονες τεχνολογίες. Για παράδειγμα, ενώ ο ανθρώπινος εγκέφαλος χρησιμοποιεί περίπου 20 watt για να εκτελέσει μια σύνθετη εργασία, ένα Μεγάλο Γλωσσικό Μοντέλο (όπως το ChatGPT) μπορεί να καταναλώσει πάνω από ένα megawatt για το ίδιο αποτέλεσμα.
Το κλειδί για την επιτυχία της ομάδας, με επικεφαλής τον καθηγητή Jun Yao και τον μεταπτυχιακό φοιτητή Shuai Fu, βρίσκεται στη χρήση νανοσυρμάτων πρωτεΐνης. Αυτά τα νανοσύρματα συντέθηκαν από το αξιοσημείωτο βακτήριο Geobacter sulfurreducens, το οποίο είναι γνωστό για την ικανότητά του να παράγει ηλεκτρισμό. Η αξιοποίηση αυτού του βιολογικού υλικού επέτρεψε τη δημιουργία μιας δομής με πρωτοφανή ενεργειακή απόδοση.
Η σημαντικότερη καινοτομία είναι η εξαιρετικά χαμηλή τάση λειτουργίας. Οι νέοι τεχνητοί νευρώνες καταγράφουν μόλις 0,1 volt, τιμή σχεδόν ταυτόσημη με αυτή των νευρώνων που βρίσκονται στο σώμα μας. Αυτό έρχεται σε πλήρη αντίθεση με τις προηγούμενες εκδόσεις τεχνητών νευρώνων, οι οποίες απαιτούσαν 10 φορές περισσότερη τάση και 100 φορές περισσότερη ισχύ, καθιστώντας τους ενεργοβόρους και μη συμβατούς με τα ζωντανά κύτταρα.
Αυτό το χαμηλό "ηλεκτρικό αποτύπωμα" είναι καθοριστικής σημασίας: επιτρέπει την άμεση ηλεκτρική σύνδεση με ζωντανούς νευρώνες. Προς το παρόν, τα συστήματα βιο-αισθητήρων απαιτούν ενδιάμεση ενίσχυση του σήματος πριν αυτό αναλυθεί από έναν υπολογιστή. Αυτό αυξάνει την πολυπλοκότητα και την κατανάλωση ενέργειας. Ωστόσο, αισθητήρες κατασκευασμένοι με αυτούς τους νέους, χαμηλής τάσης νευρώνες, θα μπορούσαν να εξαλείψουν εντελώς το βήμα της ενίσχυσης.
Οι εφαρμογές αυτής της ανακάλυψης είναι εκτεταμένες. Από τη μια, ανοίγεται ο δρόμος για την κατασκευή υπολογιστών που θα βασίζονται σε βιο-εμπνευσμένες αρχές, προσφέροντας δραματική μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης. Από την άλλη, η δυνατότητα άμεσης επικοινωνίας με το ανθρώπινο σώμα φέρνει πιο κοντά την εποχή των εξαιρετικά αποδοτικών φορητών ηλεκτρονικών συσκευών και, κυρίως, νέων, πιο αποτελεσματικών συστημάτων νευροπροσθετικής και ιατρικών εμφυτευμάτων.
