ساخت نرون مصنوعی با استفاده از نانومواد لایه‌ای

محققان فرانسوی نمونه اولیه‌ای از یک نورون مصنوعی را ساختند. برای ساخت این نورون‌ها محققان از نانومواد لایه‌ای استفاده کردند.

براساس مطالعه‌ای که نتایج آن در نشریه Science منتشر شده‌ است، تیمی از محققان CNRS و Ecole Normale Supérieure در فرانسه، نمونه اولیه یک نورون مصنوعی را توسعه دادند. همانند ساز و کار مغز، این سیستم آن‌ها نیز از یون‌ها برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کند و بر لایه نازکی از جنس گرافن متکی است، لایه‌ای‌ که یون‌های شناور در آب از میان آن عبور می‌کنند.

مغز ما می‌تواند تاثیرگذارترین و پیچیده‌ترین وظایف را انجام دهد. با وجود این پیچیدگی، مغز برای کار به انرژی بسیار کمی نیاز دارد. این راندمان بالا ناشی از نوع عملکرد سلول‌های عصبی است که دارای غشایی با منافذ کوچک به‌نام کانال‌های یونی هستند. این کانال‌ها می‌توانند با توجه به محرک‌های دریافت شده از نورون‌های مجاور، باز و بسته شوند. نتیجه، یک جریان الکتریکی است که از نورون به نورون می‌رود و به این سلول‌ها اجازه می‌دهد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

هوش مصنوعی می‌تواند وظایف پیچیده‌ای را به اندازه مغز انجام دهد، اما به مقدار بسیار زیادی انرژی نیاز دارد. بسیاری از محققان مشتاق توسعه سیستم‌های الکترونیکی هستند که می‌توانند با استفاده از یون‌ها – و نه الکترون‌ها – برای انتقال اطلاعات، به اندازه مغز از نظر انرژی، کارآمد باشند.

به‌طور شگفت‌انگیزی، حوزه نانوسیالات، مطالعه چگونگی رفتار سیالات در کانال‌های کمتر از ۱۰۰ نانومتر، به نظر می‌رسد برای توسعه ادوات شبیه به مغز بهترین گزینه باشد. با استفاده از این رویکرد، تیمی از محققان ENS Laboratoire de Physique و دانشگاه سوربن در دانشگاه پاریس، اولین نورون مصنوعی خود را ساخته‌اند. این تیم فرانسوی موفق به ساخت نمونه اولیه از این نرون شدند که در آن برش‌های نازک گرافن حاوی یک لایه مولکول آب وجود دارد.

با استفاده از این نمونه اولیه، محققان نشان دادند که تحت یک میدان الکتریکی، یون‌های این لایه آب به‌صورت خوشه‌ای جمع شده و خاصیتی به نام اثر ممریستور ایجاد می‌کنند. به‌طور باور نکردنی، هنگامی که ولتاژ خاموش شد، این خوشه‌ها برخی از اطلاعاتی را که قبلاً دریافت کرده بودند، حفظ کردند.

در مقایسه با مغز انسان، این لایه‌های گرافنی نشان دهنده کانال‌های یونی و جریان یون است. این تیم موفق به ساخت و جمع‌آوری این خوشه‌ها برای الهام از ساز و کار فیزیکی که در مغز برای انتقال اطلاعات بین نورون‌ها اتفاق می‌افتد، شد.

برای محققان، این تنها یک آغاز است. این کار قرار است با همکاری تیمی از دانشگاه منچستر انگلستان ادامه یابد. هدف این است که ثابت شود این سیستم می‌تواند الگوریتم‌هایی را بیاموزد و پیاده‌سازی کند تا پایه‌ای برای خاطرات الکترونیکی در آینده باشد.