يطور الباحثون الكترونيات جديدة تحاكي عمل الدماع البشري وتتعلم بشكل فعال

يطور الباحثون الكترونيات جديدة تحاكي عمل الدماع البشري وتتعلم بشكل فعال

نجح فريق من الباحثين في جامعة ماساتشوستس أمهيرست في استخدام الأسلاك النانوية البروتينية ، التي تتميز بقدرتها على توصيل الكهرباء ، في تطوير مقاومة الذاكرة العصبية ، وعملت المقاومة بكفاءة عالية باستخدام مستوى منخفض جدًا من الطاقة يشبه الإرسال من الإشارات بين الخلايا العصبية في الدماغ ، ونشر الباحثون نتائجهم في مجلة Nature Communications.

وقال تياندا فو ، المؤلف الرئيسي لـ: إن أجهزة الكمبيوتر التقليدية تستخدم مستوى عال من الطاقة يزيد عن فولت بينما يقوم الدماغ بإرسال إشارات بين الخلايا العصبية باستخدام مستوى منخفض من الطاقة يبلغ حوالي 80 ملي فولت ، وهذا يمثل أهم العقبات التي تواجه الحوسبة. الدراسة وأستاذ هندسة الكهرباء والحاسوب ..

وأضاف فو أنه يمكن التغلب على هذه العقبة باستخدام الأسلاك النانوية للبروتين التي استخرجها ديريك لوفلي ، عالم الأحياء الدقيقة بجامعة ماساتشوستس أمهيرست والمؤلف المشارك للدراسة ، من بكتيريا تسمى Geobacter.

يجري لوفيل حاليًا تجارب على ذاكرة الذكور باستخدام الجسيمات النانوية ، ونجح في تقليل مستوى الطاقة اللازمة لنقل الإشارات إلى المستوى الذي تستخدمه الخلايا العصبية في الدماغ ، وقال لوفلي إن هذا إنجاز كبير لأن تطوير جهاز يستخدم كانت الطاقة المنخفضة التي تساوي الدماغ صعبة للغاية ، لكنها دليل واضح على القدرات الكبيرة للحوسبة العصبية.

وأضاف لوفيل أن الجسيمات النانوية التي تم الحصول عليها من بكتيريا Geobacter لها مزايا فائقة على جزيئات السيليكون النانوية الباهظة الثمن ، التي يتطلب إنتاجها مواد كيميائية سامة وكميات كبيرة من الطاقة. جزيئات البروتين النانوية مستقرة للغاية في الماء وسوائل الجسم ، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في التطبيقات الطبية والبيولوجية ..

وذكر الباحثون أن قطر الجهاز الذي طوره هو 1٪ من قطر شعر الإنسان ، وقد أدى وظيفة مشابهة للتعلم أو إنشاء روابط جديدة بين الخلايا العصبية في الدماغ بشكل فعال للغاية ، وأضافوا أن الجهاز الجديد يتفوق على أجهزة الكمبيوتر التقليدية ، حيث يمكنه التعلم دون الحاجة إلى البرامج.

استمر تطوير الجهاز الجديد لمدة عامين تقريبًا ، وعلى الرغم من أن نتائج التجربة الأولى لم تكن مثيرة للإعجاب ، إلا أنها كانت مرضية ، واستمر الباحثون في العمل حتى وصلوا إلى النتيجة الحالية ، والتي تمثل إنجازًا كبيرًا.

يخطط الفريق حاليًا لإكمال البحث لمعرفة المزيد عن كيمياء البروتينات النانوية وآلية عملها ، وهناك العديد من التطبيقات الممكنة للجهاز الجديد ، بما في ذلك استخدامه في مراقبة ضربات القلب.